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基于单片机at89s51的电子密码锁系统单片机期末课程设计大学毕设论文.doc
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基于单片机at89s51的电子密码锁系统单片机期末课程设计大学毕设论文.doc
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基于单片机 AT89S51 的电子密码锁系统
第1节 引 言
随着社会的发展电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品
研制和开发中首选的控制器。随着人们生活水平的提高,如何实现家庭防盗这一问题
也变的尤其的突出,传统的机械锁由于其构造的简单,安全性能低,无法满足人们的
需要。
利用微处理器AT89S51作为控制元件设计了一种电子密码锁。其具有可设置多组
密码、多次改写和保存密码的优点,克服了普通锁需要随身携带钥匙且易丢失、保密
性差的缺点,在宾馆、办公大楼、仓库、保险柜和家庭普遍适用。
1.1 电子密码锁系统概述
目前,最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁,其机构简单、使用方
便、价格便宜。但在使用中暴露了很多缺点:一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不
同齿形与锁芯的配合来工作的。据统计,每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或
类似,故安全性低,根据国外的统计资料,装有电子防盗装置的商业区或居民区盗窃犯
罪率平均下降30%左右。二是钥匙一旦丢失,无论谁捡到都可以将锁打开。三是机械
锁的材料大多为黄铜,质地较软,容易损坏。四是机械锁钥匙易于复制,不适于诸如
宾馆等公共场所使用。
出于安全、方便等方面的需要,许多智能锁(如指纹辨别、IC卡识别)已相继问
世,但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡,只能适用于保密要求高且仅供个别
人使用的箱、柜、房间等。另外,卡片式的IC卡易丢失,加上其成本一般较高,在一
定程度上限制了这类产品的普及和推广。
随着人们生活水平的提高,电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。电子
密码防盗锁用密码代替钥匙,不但省去了佩戴钥匙的烦恼,也从根本上解决了普通门
锁保密性差的缺点。本系统从经济实用的角度出发,采用美国Atmel公司的单片机
AT89S51与低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作为主控芯片与数据存储器单元,结合外围
的键盘输入、显示、报警、开锁等电路,用汇编语言编写主控芯片的控制程序,设计
了一款可以多次更改密码具有报警功能的电子密码锁。
经实验证明,该密码锁具有设计方法合理,简单易行,成本低,安全实用等特点,
符合住宅、办公室用锁要求,具有推广价值。
1.2 设计任务和主要内容
1
电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作,从而控制机械开关的
闭合,完成开锁、闭锁任务的电子产品。本系统的任务采用单片机 C51 作为单片机的
核心单元,利用单片机串行发射、接收等功能而设计的一款具有本机开锁和报警功能
的电子密码锁。主要分为以下几个部分:
1)选择密码
将编好的密码程序存储在 EPROM 中,用户通过密码选择键进行选择。具体操作过
程如下:首先按下密码选择键,然后在逐渐输入号码,最后按下确认键即可。
2)密码显示
为了帮助用户确认是否有键按下,特在电路中设置了模拟显示电路;而为了防止
密码外泄;显示时,并不是显示用户按下的数字符号,而是以一个特定的字母符号提
醒用户是否有键按下。有键按下,就会显示出字符---“*”,没键按下,则不会显示
字符。这样既巧妙的提醒了用户又保护了用户密码,此乃本设计可靠性优点之一。
3)本机键开锁
当用户键入正确密码后,在按确认键,便会自动开锁。但用户键入密码时应注意:数
字与数字之间的间隔时间为 2 分钟,例如密码为 32796,当键入第一个数字 3 后应在
2 分钟内键入第二个数字 2,否则,就会视为无效。如果键入完密码后不按确认键系
统会当做放弃开锁处理
4)密码错误报警
当用户键入错误密码时,系统就会报警,由扬声器发出 5 秒报警声。当连续三次出现
密码错误时,则系统会长期报警不止。这时必须按复位方可停止。此乃安全可靠性之
一。
待解决的问题是实现遥控开锁,当此锁用于私家车库或仓库时,用户可以不用上
车,只要手执遥控器,键入正确密码,便会自动开锁;如果密码错误,同样也会报警。
还有实现声控开锁,这种开锁方式在于方便且快速比遥控式还的待遥控器既不方便又
怕丢失遥控器。但声控式容易被别人模仿。有一定的失密性。
2
第2节 主要元器件介绍
2.1 主控芯片 AT89S51
AT89S51 是 一 个 低 功 耗 , 高 性 能 CMOS 8 位 单 片 机 , 片 内 含 4k Bytes
ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器,器件
采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准 MCS-51 指令系统及
80C51 引脚结构,芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元,功能强
大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
其 AT89S51 芯片引脚图如图 2-1 所示:
图 2-1 AT89S51 芯片引脚图
其主要功能特性:
兼容 MCS-51 指令系统 4k 可反复擦写(>1000 次)ISP Flash ROM
32 个双向 I/O 口 4.5-5.5V 工作电压
2 个 16 位可编程定时/计数器 时钟频率 0-33MHz
全双工 UART 串行中断口线 128x8 bit 内部 RAM
2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式
中断唤醒省电模式 3 级加密位
3
看门狗(WDT)电路 软件设置空闲和省电功能
灵活的 ISP 字节和分页编程 双数据寄存器指针
可以看出 AT89S51 提供以下标准功能:4K 字节 Flash 闪速存储器,128 字节内
部 RAM,32 个 I/O 口线,看门狗(WDT),两个数据指针,两个 16 位定时器/计数器,
一个 5 向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟。同时 AT89S51
可降至 0HZ 的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止
CPU 的工作,但允许 RAM 定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式
何在 RAM 中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一个硬件复位。
2.1.1 AT89S51芯片内部结构
特殊功能寄存器:特殊功能寄存器的片内空间分存如下图2-2所示,这些地址并
没有全部占用,没有占用的地址不可使用,读这些地址将得到一个随意的数值。而写
这些地址单元将不能得到预期的结果。
中断寄存器:各中断允许控制位于IE寄存器,5个中断源的中断优先级控制位于IP
寄存器。图2-2为AUXR辅助寄存器。
图2-2 AUXR辅助寄存器
双时钟指针寄存器:为方便地访问内部和外部数据存储器,提供了两个16位数据
4
指针寄存储器:PD0位于SFR区块中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H,当SFR中
的位DPS=0时选择DP0,而DPS=1时选择DP1,在使用前初始化DPS。双时钟指针寄存器如
图2-3所示:
图2-3 双时钟指针寄存器
2.2 存储芯片AT24C02
AT24C02 是美国 Atmel 公司的低功耗 CMOS 型 E2PROM,内含 256×8 位存储空间,
具有工作电压宽(2.5~5.5 V)、擦写次数多(大于 10000 次)、写入速度快(小于 10 ms)、
抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他是采用了 I2C 总线式进行数据
读写的串行器件,占用很少的资源和 I/O 线,并且支持在线编程,进行数据实时的
存取十分方便。AT24C02 中带有的片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后,
该地址寄存器自动加 1,以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方
式读取。为降低总的写入时间,一次操作可写入多达 8 个字节的数据。I2C 总线是一
种用于 IC 器件之间连接的二线制总线。他通过 SDA(串行数据线)及 SCL(串行时钟线)
两根线在连到总线上的器件之间传送信息,并根据地址识别每个器件。 AT24C02 正是
运用了 I2C 规程,使用主/从机双向通信,主机(通常为单片机)和从机(AT24C02)均
可工作于接收器和发送器状态。主机产生串行时钟信号(通过 SCL 引脚)并发出控制字,
控制总线的传送方向,并产生开始和停止的条件。无论是主机还是从机,接收到一个
字节后必须发出一个确认信号 ACK。AT24C02 的控制字,在开始信号发出以后,主机
便会发出控制字,以选择从机并控制总线传送的方向。AT24C02 的引脚图和电路接线
图分别如图 2-4 和图 2-5 所示:
图2-4 AT24C02的两种引脚图
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