单片机的电子密码锁的设计与实现
摘 要随着经济发展的趋势越来越好，家庭的防盗问题也越发的被重视起来，譬如传统的机械锁，由于其过于简单的结构，被撬的事情经常听说，可是电子密码锁有着更高的安全性，而且需要的本钱也不高，消耗的功率也比较少，并且拥有简易的操作等优点让它在防盗中起着举足轻重的作用。从经济合用角度来看，我们依靠STC89C52这款单片机来设计一款密码可以随意更改，拥有LCD显示和报警功能的锁，而电子密码锁体积较小，便于开拓，本钱较低，安全级别偏高，上位机系统能实时接收被存储的现场历史数据，有利于实时对网络进行监测，方便有关职员更快的分析和处理数据。其机能和防盗性已经越了常用锁，长处是安全级别高,可编程数量多,远高于常用锁，一般不会被随机打开；可变换密码，我们使用的人可以时常变换密码，阻止密码被偷，还能预防因职员的变换而带来的密码等级降低；误码输入保护，使用者或其他想要开锁的人只要多次输入误码，系统的报警器会主动启动；电子密码锁的操作比较简单，从而得到了使用者的一致好评。
目录
一、引言 1
（一）电子密码锁简介 1
（二）电子密码锁的发展 1
二、方案选择及元器件的介绍 2
（一）主控制器模块选择 2
（二）密码输入方式的选择 2
（三）主控芯片STC89C52介绍 3
（四）LCD1602显示器介绍 4
（五）继电器的介绍 5
三、硬件系统设计 5
（一）电子密码锁系统的硬件结构框图设计 5
（二）最小系统设计 6
1.时钟电路设计 6
2.复位电路设计 7
（三）键盘电路设计 8
（四）显示电路设计 8
（五）存储芯片电路设计 9
（六）报警电路设计 10
（七）开锁电路设计 11
四、软件系统设计 12
（一）主程序流图 12
（二）键盘模块流程图 13
（三）开锁软件流程图 13
（四）显示模块流程图 14
总结 15
致 谢 16
参 考 文 献 16
附录： 17
（
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一）PCB图： 17
（二）原理图： 18
（三）仿真图： 18
（四）实物图： 19
（五）主程序： 20
一、引言
（一）电子密码锁简介
电子密码锁是以控制为主的高效率电路，电路的开关是由输入密码来操控的，最终可以达到开闭锁的电子产品。它品种繁多，有构造简单的，还有芯片性能很高的密码锁。我们现今使用的电子密码锁大多是以芯片为主的，它的操控是通过编程实现的。它的性能及安全级别已不是常用锁能比拟的。其特点如下：
1) 安全级别高，远高于常用锁，可编程量较多。大大降低了随机开锁率。
2) 可自行更改密码，不管何时使用的人都可以更改密码，来提高密码的等级，与此同时也能降低由于职员的离开而带引起一些麻烦。
3) 误码输入警告，当系统检测到密码被多次输入错误时，系统的报警器会主动开启。
4) 其内部都是固定零件，没有损耗，拥有更长使用时间。
5) 实用性更强大，不必佩戴钥匙就能开锁。
6) 它的操作相当方便，一点就通。
（二）电子密码锁的发展
在我们平时生活里，工作与家庭的安全需求、部门的重要资料、经济情况以及部分职员的文档保密多用锁的来达到防备作用。在这之前弹子锁是我们大部分人的选择，假如钥匙掉了，那么它原本的作用就荡然无存，除非你舍弃它在买个新的，而保险柜呢，使用的是机械密码锁，它的构造相对复杂一些，需要的制作工艺更高，而且还需要更多的经济，存在的问题还很多。我们通常需佩戴很多钥匙，用起来特别不便利，并且钥匙掉了以后安全性就会降低。因为要解决机械锁中的限制，又为提高我们对锁的需要，提高它的安全级别，所以密码锁运用就这样诞生了。又因为元器件的限制，所以只有少数品种的密码锁被研制，安全性能还比较差，其中最简单的就仅仅靠模拟电子开关就行了，由于构造过于简单，导致我们就放弃了这种制作。这之后大部分都是靠EDA来完成的，它的电路虽然并不简单，对电子元器件的需求很多，但是也有人用2051系列单片机来制作，因为加密过于简单，所以非常容被易破解。慢慢的电子元件慢慢的跟新，不同种类的密码锁也被研发，它们的能力越来越强，用起来更加便捷，具有更高级的保密性能，由以前的单一密码输入逐渐发展到现今的密码加其不同的信息，实现了确切的电子加密。而且数字密码还能配合不同的信息一起使用，如：指纹、声音、图形等，大大增强了安全级别，让它多元化，基本满足使用者的需求。我们不难看出组合使用信息是电子密码锁的新趋向。
二、方案选择及元器件的介绍
（一）主控制器模块选择
方案1：
采取可编程控制器CPLD。CPLD可以实行各类不简单的逻辑功能、领域大、密度高、体积小、有较好的稳定能力、IO资源较多、有助功能的拓展。采取并列的输入输出方式加快了系统的运行速率，在大型的控制系统中比较实用。然而这个系统并不需要很强的逻辑能力去处理，也不需要很快的数据处理能力。我们从实用和经济的角度来说，不选择此方法。
方案2：
采取系统的核心为STC89C52单片机，用它操控密码锁，来完成定好的功能。全面解析系统，重点是如何控制密码锁，而在这种反方面上，单片机优势就得以体现了——操控便捷。如此看来，单片机就能全面施展其控制方面的超强能力及可寻址的操作能力、价钱实惠等优点。STC89C52单片机的位操作指令十分强大，I/O口都能按位寻址，程序空间高达8K，用来设计这个更是小意思，还有一点就是这款单片机的价格很便宜。
所以，此方案是较为理想的。
从各方面来思量，在我所设计的产品上选择方案2更适宜。
（二）密码输入方式的选择
方案1：指纹输入识别
我们通过对指纹图像的处理、提取在与数据库里所存储的资料进行对比，当然了，这也是指纹技术的几个重要的组成部分。我们通过设备来采集指纹图案，在用一些图像处理方法让它变得更加清楚，最后将这些指纹采集，把他们收入数据库中。我们吧把从指纹上采集到的分叉纹路、末端和有圈圈的地方叫做节点，这些特征不但有七处之多，而且具有唯一性。存在我们手指上的节点有七十多个，而将这些节点能够产生的数据也高达四百九十个之多。我们把这些数据叫做样板，一般是将两次采集的指纹通过计算机来进行比较，从而算出它们一样的程度，然后通过得到的结果来判断采集到的指纹正确与否。可是这个方案对软硬件的要求太过苛刻，而且对经济要求还高，然我们不选择这个方案。
方案2：键盘输入识别
我们把键位安排在行列线的交错点上，而且每条行列线都对应着一个I/O口，其中当一个按键被按下与之对应的线就会触碰，一旦触碰的线确定了，就可以知道哪个键被按了。
我们将高电位的线设置在行线上，那么低电位就为列线了。只要按下一个键后，行线将陆续变低，列线则保持不变。当某条列线被置低时，对应的行线也会变低，因为这样我们才可以确定被按下的是哪个键。我们通过编程还可以对每个按键都定制一个功能，最后就可以对密码进行辨认，此方案简单易行，故采用此方案。
目录
一、引言 1
（一）电子密码锁简介 1
（二）电子密码锁的发展 1
二、方案选择及元器件的介绍 2
（一）主控制器模块选择 2
（二）密码输入方式的选择 2
（三）主控芯片STC89C52介绍 3
（四）LCD1602显示器介绍 4
（五）继电器的介绍 5
三、硬件系统设计 5
（一）电子密码锁系统的硬件结构框图设计 5
（二）最小系统设计 6
1.时钟电路设计 6
2.复位电路设计 7
（三）键盘电路设计 8
（四）显示电路设计 8
（五）存储芯片电路设计 9
（六）报警电路设计 10
（七）开锁电路设计 11
四、软件系统设计 12
（一）主程序流图 12
（二）键盘模块流程图 13
（三）开锁软件流程图 13
（四）显示模块流程图 14
总结 15
致 谢 16
参 考 文 献 16
附录： 17
（
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
一）PCB图： 17
（二）原理图： 18
（三）仿真图： 18
（四）实物图： 19
（五）主程序： 20
一、引言
（一）电子密码锁简介
电子密码锁是以控制为主的高效率电路，电路的开关是由输入密码来操控的，最终可以达到开闭锁的电子产品。它品种繁多，有构造简单的，还有芯片性能很高的密码锁。我们现今使用的电子密码锁大多是以芯片为主的，它的操控是通过编程实现的。它的性能及安全级别已不是常用锁能比拟的。其特点如下：
1) 安全级别高，远高于常用锁，可编程量较多。大大降低了随机开锁率。
2) 可自行更改密码，不管何时使用的人都可以更改密码，来提高密码的等级，与此同时也能降低由于职员的离开而带引起一些麻烦。
3) 误码输入警告，当系统检测到密码被多次输入错误时，系统的报警器会主动开启。
4) 其内部都是固定零件，没有损耗，拥有更长使用时间。
5) 实用性更强大，不必佩戴钥匙就能开锁。
6) 它的操作相当方便，一点就通。
（二）电子密码锁的发展
在我们平时生活里，工作与家庭的安全需求、部门的重要资料、经济情况以及部分职员的文档保密多用锁的来达到防备作用。在这之前弹子锁是我们大部分人的选择，假如钥匙掉了，那么它原本的作用就荡然无存，除非你舍弃它在买个新的，而保险柜呢，使用的是机械密码锁，它的构造相对复杂一些，需要的制作工艺更高，而且还需要更多的经济，存在的问题还很多。我们通常需佩戴很多钥匙，用起来特别不便利，并且钥匙掉了以后安全性就会降低。因为要解决机械锁中的限制，又为提高我们对锁的需要，提高它的安全级别，所以密码锁运用就这样诞生了。又因为元器件的限制，所以只有少数品种的密码锁被研制，安全性能还比较差，其中最简单的就仅仅靠模拟电子开关就行了，由于构造过于简单，导致我们就放弃了这种制作。这之后大部分都是靠EDA来完成的，它的电路虽然并不简单，对电子元器件的需求很多，但是也有人用2051系列单片机来制作，因为加密过于简单，所以非常容被易破解。慢慢的电子元件慢慢的跟新，不同种类的密码锁也被研发，它们的能力越来越强，用起来更加便捷，具有更高级的保密性能，由以前的单一密码输入逐渐发展到现今的密码加其不同的信息，实现了确切的电子加密。而且数字密码还能配合不同的信息一起使用，如：指纹、声音、图形等，大大增强了安全级别，让它多元化，基本满足使用者的需求。我们不难看出组合使用信息是电子密码锁的新趋向。
二、方案选择及元器件的介绍
（一）主控制器模块选择
方案1：
采取可编程控制器CPLD。CPLD可以实行各类不简单的逻辑功能、领域大、密度高、体积小、有较好的稳定能力、IO资源较多、有助功能的拓展。采取并列的输入输出方式加快了系统的运行速率，在大型的控制系统中比较实用。然而这个系统并不需要很强的逻辑能力去处理，也不需要很快的数据处理能力。我们从实用和经济的角度来说，不选择此方法。
方案2：
采取系统的核心为STC89C52单片机，用它操控密码锁，来完成定好的功能。全面解析系统，重点是如何控制密码锁，而在这种反方面上，单片机优势就得以体现了——操控便捷。如此看来，单片机就能全面施展其控制方面的超强能力及可寻址的操作能力、价钱实惠等优点。STC89C52单片机的位操作指令十分强大，I/O口都能按位寻址，程序空间高达8K，用来设计这个更是小意思，还有一点就是这款单片机的价格很便宜。
所以，此方案是较为理想的。
从各方面来思量，在我所设计的产品上选择方案2更适宜。
（二）密码输入方式的选择
方案1：指纹输入识别
我们通过对指纹图像的处理、提取在与数据库里所存储的资料进行对比，当然了，这也是指纹技术的几个重要的组成部分。我们通过设备来采集指纹图案，在用一些图像处理方法让它变得更加清楚，最后将这些指纹采集，把他们收入数据库中。我们吧把从指纹上采集到的分叉纹路、末端和有圈圈的地方叫做节点，这些特征不但有七处之多，而且具有唯一性。存在我们手指上的节点有七十多个，而将这些节点能够产生的数据也高达四百九十个之多。我们把这些数据叫做样板，一般是将两次采集的指纹通过计算机来进行比较，从而算出它们一样的程度，然后通过得到的结果来判断采集到的指纹正确与否。可是这个方案对软硬件的要求太过苛刻，而且对经济要求还高，然我们不选择这个方案。
方案2：键盘输入识别
我们把键位安排在行列线的交错点上，而且每条行列线都对应着一个I/O口，其中当一个按键被按下与之对应的线就会触碰，一旦触碰的线确定了，就可以知道哪个键被按了。
我们将高电位的线设置在行线上，那么低电位就为列线了。只要按下一个键后，行线将陆续变低，列线则保持不变。当某条列线被置低时，对应的行线也会变低，因为这样我们才可以确定被按下的是哪个键。我们通过编程还可以对每个按键都定制一个功能，最后就可以对密码进行辨认，此方案简单易行，故采用此方案。
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