基于51单片机电子密码锁设计.doc

一、设计目的 1.1课题简介 如何实现防盗是很多人关心的问题，传统的机械锁由于其构造简单，被撬的事件屡见 不鲜，使人们的人身及财产安全受到很大威胁。电子密码锁是一种依靠电子电路来控制 电磁锁的开与闭的装置，开锁需要输入正确密码，若密码泄露，用户可以随时更改密码 。因此其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，可以满足广大用户的需要，现在广泛 使用的有红外遥控电子密码锁，声控密码锁，按键密码锁等。 1.2课题研究目的 本设计是一种基于单片机的密码锁方案，根据基本要求规划单片机密码锁的硬件电路 和软件程序，同时对单片机的型号选择、硬件设计、软件流程图、单片机存储单元的分 配等都有注释。现在很多地方都需要密码锁，电子密码锁的性能和安全性大大超过了机 械锁，为了提高密码的保密性，必须可以经常更改密码，以便密码被盗时可以修改密码 。 本次设计的密码锁具备的功能：LED数码管显示初始状态"——————"，用户通过键盘输 入密码，每输入一位密码，LED数码管相应有一位变为"P" ，若想重新输入密码，只需按下"CLR"键。密码输入完毕后按确认键"#" ，密码锁控制芯片将输入的密码与密码锁控制芯片中存储的密码相比，若密码错误，则 不开锁，会有红灯亮提示，同时显示"Error" 。若正确，则开锁，会有绿灯亮提示，同时显示"PASS" 。用户可以根据实际情况随意改变密码值或密码长度，密码输入正确后可以按下"CHG"修 改密码，输入新密码时每输入一位新密码相应有一位变为"H" ，以便提示用户此时输入的是新密码，修改新密码时若想重新输入新密码只需按下"CLR " 键即可。输入新密码后按确认键即修改成功，新密码写入单片机内部RAM中，以便以后用 来确认密码的正确性。按下复位键，系统恢复初始状态，密码也恢复初始密码，本设计 中初始密码是"096168"。 本次设计中硬件主要由我完成，软件主要由张振完成。 二、硬件设计 2.1概述 本系统主要由单片机最小系统、电源电路、输入键盘电路、输出显示电路、开锁电路 等组成,系统框图如图1所示: 图1 系统框图 2.2最小系统 1.单片机：单片机最小系统包括单片机、晶振电路、复位电路等,最小系统是整个系 统的核心部分,也是设计中首先应该设计的部分,其中单片机的选择直接决定着之后整个 设计应该如何进行, 因为我们刚刚学完单片机,学习时是以MCS- 51单片机为主的,对51系列单片机最熟悉,因此决定选用51系列单片机, 51系列单片机中Atmel89C51应用最为广泛，且价格较低，性能完全能满足本次设计，因 此决定选用AT89C51芯片。AT89C51外形及引脚排列如图2所示： 图2 AT89C51外形及引脚排列 AT89C51主要特性： 　　·与MCS-51 兼容 　　·4K字节可编程闪烁存储器 　　·1000次写入/擦除循环 　　·数据保留时间：10年 　　·全静态工作：0Hz-24MHz 　　·三级程序存储器锁定 　　·128×8位内部RAM 　　·32可编程I/O线 　　·两个16位定时器/计数器 　　·5个中断源 　　·可编程串行通道 　　·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路 2.晶振电路 图3 晶振电路 AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别 是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体一起构成自 激振荡器，晶振电路如图3所示。 石英晶体振荡电路对外接电容C2和C3虽没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻 微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度，一般电容使用30pF±1 0pF,这里使用30pF的独石电容。 因此晶振电路中使用12M晶振，30pF独石电容。 3.复位电路 如图4所示为80C51单片机复位电路。结合实际需求，本次设计加入了手动复位。RC构 成微分电路，在接电瞬间，产生一个微分脉冲，其宽度若大于2个机器周期，80C51型单 片机将复位，为保证微分脉冲宽度足够大，这里取10μF电容、10KΩ电阻。若按下复位键 ，则C1被短路，R1两端电压为Vcc，产生的高电平时间足以使单片机复位 图4 复位电路 关于复位电路的计算如下： AT89C51的最低复位电平是0.7Vcc V1 为电容最终可充到的电压值 Vt 为t时刻电容上的电压值 则， Vt=V1×[1-exp(-t/RC)] 即， t = RC×Ln[V1/(V1-Vt)] 在C1充电到0.7Vcc前，R1上电压均大于0.7Vcc，即为有效复位电压，因此需要求电容 充电到0.3Vcc的时间。 将V1=Vcc，Vt=0.3Vcc代入上式： 0.3VCC=Vcc×[1-exp(-t/RC)] 即[1-exp(-t/RC)]=0.3； exp(-t/RC）=0 【基于51单片机电子密码锁设计】 一、设计目的 本设计旨在解决传统机械锁安全性不足的问题，采用电子密码锁技术，提供更高的保密性和灵活性。电子密码锁利用电子电路控制电磁锁的开启和关闭，用户需输入正确密码才能解锁。设计中，密码可以随时更改，以增强安全性。系统具有LED数码管显示功能，用户通过键盘输入密码，错误密码会触发警告，正确密码则会解锁。此外，用户还可以自由调整密码长度和值，并能修改密码。 二、硬件设计 1. 单片机最小系统 - 单片机选用了51系列中的Atmel 89C51，因其兼容MCS-51、广泛应用、价格适中且性能满足设计需求。 - AT89C51具有4KB可编程闪烁存储器、128x8位内部RAM、32可编程I/O线、2个16位定时器/计数器等特性，适用于此类设计。 - 晶振电路使用12MHz晶振和30pF电容，确保系统时钟稳定。 - 复位电路采用了RC微分电路，包括10μF电容和10KΩ电阻，确保在按下复位键时能产生足够宽度的复位脉冲。 三、主要组件 - 输入键盘电路：用于用户输入密码，按键操作触发密码更改或验证。 - 输出显示电路：通过LED数码管显示密码状态和解锁信息。 - 开锁电路：根据密码验证结果控制电磁锁的开关。 四、设计流程 用户首先看到LED数码管显示初始状态，然后通过键盘输入密码，每输入一位，对应的数码管位置显示"P"。如果要重新输入，按下"CLR"键。输入完成后，按下"#"键进行验证。密码错误会亮红灯并显示"Error"，正确则亮绿灯显示"PASS"。用户可以通过"CHG"键修改密码，新密码输入过程会有"H"提示，"CLR"键可重新输入。新密码存储在单片机内部RAM，下次验证时使用。 五、安全强化 系统允许用户频繁更改密码，以应对可能的安全风险。按下复位键可恢复系统到初始状态，密码也会恢复到预设的初始密码（如"096168"）。 该设计充分利用了51单片机的特性和功能，构建了一套高效、安全的电子密码锁系统。通过合理的硬件配置和软件程序，实现了密码输入、验证、修改以及安全提示等功能，满足了用户对于安全和便利的需求。