基于51单片机电子密码锁的设计.doc

西安文理学院机械电子工程系 专业课程设计报告 专业班级 课 程 题 目 学 号 学生姓名 指导教师 年 月 基于51单片机电子密码锁的设计 摘要 在这个信息和科技高速发展的时代，人们的生活水平越来越高，随之应运而生的人们 的安全意识也越来越强，然而传统的机械锁由于设计和工艺简单，操作和携带不便，已 经不能满足人们对于安全保证和生活便利的需求，于是电子密码锁本着它自身的保密性 高、操作简单、灵活好用等特性逐渐进入人们的视野，并已被广大群众接纳和使用。 此次设计是以AT89C51单片机实现密码锁监控装置的检测和控制核心，实现密码信息 的设定、加密、更改和错误输入发出警报等功能。分为键盘输入（此处采用4×4矩阵键盘 ），显示输出（此处用LED显示屏），密码比对，实现开锁或警报的过程。该设计根据5 1单片机之间的串行通信原理，便于对密码信息的随机加密和保护。软件设计则是采用自 上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展 性和运行的稳定性。测试结果表明，该系统已达到本设计的各项功能的所有要求。 关键词：单片机；密码锁；4*4矩阵键盘；显示屏。 目录 1 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 电子密码锁的背景 1 1.3 键盘式电子密码锁的特点 1 2 系统设计 2 2.1系统总设计结构图 2 2.2．开锁机构设计 2 2.2.1主控芯片（AT89C51单片机）的简介 3 3 系统硬件设计 5 3.1键盘设计 5 3.2系统电路设计 6 3.2.1 键盘电路及连线图 6 3.2.2数码管显示电路及连线图 7 3.2.3开锁和警报电路及连线图（由LED和扬声器电路代替） 8 3.3整体电路图的绘制 8 4 软件设计 10 4.1 系统软件设计思路 10 4.2系统软件设计总流程图 10 5 程序调试 12 5.1 程序调试需要用到的软件和工具 12 5.2 调试过程 12 6 设计总结 12 致 谢 13 参考文献 14 附录 15 第一章 绪论 1.1 引言 在这个信息和科技高速发展的时代，人们的生活水平越来越高，随之应运而生的人们 的安全意识也越来越强，然而传统的机械锁由于设计和工艺简单，操作和携带不便，已 经不能满足人们对于安全保证和生活便利的需求，于是电子密码锁本着它自身的保密性 高、操作简单、灵活好用等特性逐渐进入人们的视野，并已被广大群众接纳和使用。 锁是用以关住某个确定的空间或范围或某种器物的,必须以钥匙或密码打开的器件。 锁，从古至今，发展到现在已有近千年的历史了，人们对它的结构、原理也随着时间的 增加研究的近乎透彻，因此，开锁的方法和工具早已不仅仅局限于配套的钥匙，种类也 层出不穷。现代社会中，由于各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念 ，文化修养水平等参差不齐，人们的思想境界良莠不齐，善良、正直的人们能够自觉规 范自已的行为，不是自己的东西不会眷恋，没有钥匙就不会乱闯乱动。但是，生活中同 样还存在着一些道德观念较差的人，总有着不劳而获的"梦想"，他们在受到诱惑的时候 ，往往会想方设法利用各种手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。 之所以出现这种情况，除了人们的道德观外，还有一个很重要的原因，就是传统锁具都 存在致命的弱点，例如，锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；再者 ，锁具制作工艺，技术落后，无法阻止先进技术手段的开启。 　　目前，市场上的锁具各种各样，形状千变万化，然而都是大同小异，技术原理简单 ，实际使用上却都不具备真正安全的防盗功能。面对这一残酷的现状，锁具也进入了必 须革新的时代。 1.2 电子密码锁的背景 随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等 。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同 光束光波，不同图像。（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。从而大大提高了锁 的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。当今安 全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用 ，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。 1.3 键盘式电子密码锁的特点 电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、 财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。大大提高了主人物资的安全性，安 全可以代替老式机械锁。目前使用的密码锁种类繁多，各具特色。从目前的技术水平和 市场认可程度看，使用最为广泛的电子密码锁是键盘是电子密码锁，该产品主要应用于 保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。键盘式电子密码在键盘上 输入，与打电话差不多，因而易于掌握，其突出优点是"密码"是记在被授权人脑子里的 数 【基于51单片机电子密码锁的设计】 在这个信息化和科技高速发展的时代，人们对于安全的需求日益增强，传统的机械锁已经不能满足这种需求。电子密码锁因其高保密性、操作简便和灵活实用等特点逐渐受到大众的青睐。本次设计报告详细阐述了如何基于51系列单片机AT89C51设计一款电子密码锁。 电子密码锁的设计主要包括以下几个方面： 1. **系统设计**： - 系统采用4x4矩阵键盘作为输入设备，用户通过键盘设定、更改和验证密码。 - LED显示屏用于显示密码状态和操作提示，增强交互性。 - AT89C51单片机作为核心控制器，负责密码的处理、比对和错误输入时的警报功能。 - 系统设计中，采用模块化的思想，使得软件结构清晰，易于维护和扩展。 2. **硬件设计**： - **键盘设计**：4x4矩阵键盘的连接与信号处理，确保用户输入的正确性和效率。 - **系统电路设计**：包括键盘电路、数码管显示电路和开锁及警报电路。这些电路与单片机进行串行通信，实现密码的加密和解密。 - **开锁机构**：涉及LED和扬声器电路，当密码验证成功时，启动开锁机制；错误输入时，触发警报。 3. **软件设计**： - 软件设计遵循自上而下的模块化设计原则，提高程序的可读性和稳定性。 - 总流程图描述了程序的主要执行路径，包括密码接收、验证、错误处理等环节。 4. **程序调试**： - 使用合适的软件和工具进行程序调试，确保代码的正确运行。 - 调试过程包括逻辑检查、功能测试和异常处理测试，以验证系统的完整性和可靠性。 5. **设计总结**： - 通过测试，系统达到了预设的功能要求，证明了51单片机在电子密码锁设计中的可行性。 电子密码锁相对于传统锁具，具有显著的安全优势，特别是在防止非法侵入和提升防盗能力上。随着科技的发展，密码锁的形式和功能也在不断多样化，如指纹识别、眼底视网膜扫描等生物识别技术的应用，使得电子密码锁在各个领域，如住宅、办公、保险柜等场所，得到了广泛应用。 通过此次设计，不仅锻炼了学生的实践能力和理论知识应用，也为电子密码锁的进一步创新和改进提供了基础。在未来，随着物联网和人工智能技术的融入，电子密码锁将更加智能化，为我们的生活提供更高级别的安全保障。