单片机的电子密码锁的设计
摘 要本课题对当前大量电子密码锁相关产品的普遍性能做了一个总体调查后发现，在使用性能以及产品成本方面还有一段很大的空间可以上升，尤其是在功率消耗方面，因此本文选用了STC89C51单片机来作为控制器芯片，结合了液晶屏、EEPROM、报警器以及继电器等核心器件，设计了一款可以实现密码输入、密码判断、密码保存、错误报警等功能的电子密码锁控制系统，在软件上使用了C语言进行程序代码编写，经过了大量的仿真测试得出系统中软硬件实现了良好的兼容，并且系统实现了课题预期确立的所有功能指标。将这款电子密码锁控制系统投入批量生产，可以改善市场上现有产品的总体性能，并能够快速赢得消费用户的青睐。
目录
一、 引言 1
（一） 智能密码锁的发展背景 1
（二） 智能密码锁的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） STC89C51单片机介绍 4
（三） LCD1602字符点阵介绍 5
（四） 热释电红外传感器简介 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 电子密码锁系统的硬件结构框图设计 7
（二） 51单片机最小系统设计 7
1. 晶振电路设计 8
2. 复位电路设计 8
（三） 红外遥控接收头电路设计 8
（四） EEPROM芯片电路设计 9
（五） 继电器电路设计 10
（六） LCD1602字符点阵屏幕电路设计 10
（七） 键盘电路设计 11
（八） 热释电红外传感器电路设计 11
四、 软件系统设计 13
（一） 电子密码锁系统的硬件结构框图设计 13
（二） 红外遥控信号解码流程设计 14
（三） 单片机读写EERPOM工作流程设计 15
1. 单片机发送起始信号 15
2. 单片机发送终止信号 16
3. AT24C02芯片回复应答信号 16
（四） LCD1602字符点阵屏幕驱动流程设计 17<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> （五） 4*4键盘按键检测流程设计 18
（六） 热释电红外传感器工作流程设计 19
总 结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 元件列表 24
附录三 源程序 26
引言
智能密码锁的发展背景
随着科学技术的不断发展以及人们对生活品质的不断追求，密码锁在人们的生活中以及随处可见了，这种电子器件通常能够智能识别、密码输入、判断、报警以及存储等功能。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和锁阀的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能密码锁控制系统。所谓“密码锁控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合锁阀、显示器、时间处理模块、音频模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现密码锁系统的自动控制特性。密码锁控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——单片机芯片不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将密码锁设计人员的思想通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现密码管理、密码更新、锁阀启闭等功能。在单片机技术出现之前智能密码锁控制系统几乎无法实现，人们的很多对于智能密码锁的想法只能够停留在理论阶段。由于单片机这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的密码锁系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的密码锁控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的密码锁控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型密码锁控制系统。
智能密码锁的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的密码锁系统进行研究，由于基本的密码管理、密码检测等功能已经实现了普及化，然而要实现更高精度、更高灵敏度的密码锁处理性能，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。前不久国外研发出了一个体积能够小到一个绿豆里大小的密码锁处理模块，这款高度集成的功能模块不仅内部嵌入了控制器模块，电源管理、传感器也被集成了进去，采用高速的SPI接口进行数据读写，因此能够满足高速的密码锁数据处理要求，这对于脸部表情读取、识别和判断等新型智能功能的引入奠定了基础，在不久的将来这些新型开锁方式将实现普及化。
本文主要研究内容
本课题在经过对当前市面上相关产品的大量调研后，结合自身的专业知识掌握程度，最终确立了如下的设计研究内容：
1、使用STC89C51单片机作为主控芯片，结合其他模块构建一个51单片机最小系统，实现一款电子密码锁控制系统；
2、系统采用直流正5V电压进行供电，具有较低的功率消耗；
3、具有通过输入密码来实现开锁/解锁的功能；
4、密码宽度为8位阿拉伯数字和字母ABCD组成；
5、密码输入方式有键盘输入和红外遥控输入两种方式；
6、具有密码修改功能；
7、具有输入次数达到一定数量后报警功能；
8、具有手动闭锁功能；
9、具有对人体检测作用，当密码锁未开启时若检测到室内有人则进行报警。
方案选择及元器件介绍
系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
目录
一、 引言 1
（一） 智能密码锁的发展背景 1
（二） 智能密码锁的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） STC89C51单片机介绍 4
（三） LCD1602字符点阵介绍 5
（四） 热释电红外传感器简介 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 电子密码锁系统的硬件结构框图设计 7
（二） 51单片机最小系统设计 7
1. 晶振电路设计 8
2. 复位电路设计 8
（三） 红外遥控接收头电路设计 8
（四） EEPROM芯片电路设计 9
（五） 继电器电路设计 10
（六） LCD1602字符点阵屏幕电路设计 10
（七） 键盘电路设计 11
（八） 热释电红外传感器电路设计 11
四、 软件系统设计 13
（一） 电子密码锁系统的硬件结构框图设计 13
（二） 红外遥控信号解码流程设计 14
（三） 单片机读写EERPOM工作流程设计 15
1. 单片机发送起始信号 15
2. 单片机发送终止信号 16
3. AT24C02芯片回复应答信号 16
（四） LCD1602字符点阵屏幕驱动流程设计 17<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> （五） 4*4键盘按键检测流程设计 18
（六） 热释电红外传感器工作流程设计 19
总 结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 元件列表 24
附录三 源程序 26
引言
智能密码锁的发展背景
随着科学技术的不断发展以及人们对生活品质的不断追求，密码锁在人们的生活中以及随处可见了，这种电子器件通常能够智能识别、密码输入、判断、报警以及存储等功能。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和锁阀的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能密码锁控制系统。所谓“密码锁控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合锁阀、显示器、时间处理模块、音频模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现密码锁系统的自动控制特性。密码锁控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——单片机芯片不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将密码锁设计人员的思想通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现密码管理、密码更新、锁阀启闭等功能。在单片机技术出现之前智能密码锁控制系统几乎无法实现，人们的很多对于智能密码锁的想法只能够停留在理论阶段。由于单片机这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的密码锁系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的密码锁控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的密码锁控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型密码锁控制系统。
智能密码锁的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的密码锁系统进行研究，由于基本的密码管理、密码检测等功能已经实现了普及化，然而要实现更高精度、更高灵敏度的密码锁处理性能，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。前不久国外研发出了一个体积能够小到一个绿豆里大小的密码锁处理模块，这款高度集成的功能模块不仅内部嵌入了控制器模块，电源管理、传感器也被集成了进去，采用高速的SPI接口进行数据读写，因此能够满足高速的密码锁数据处理要求，这对于脸部表情读取、识别和判断等新型智能功能的引入奠定了基础，在不久的将来这些新型开锁方式将实现普及化。
本文主要研究内容
本课题在经过对当前市面上相关产品的大量调研后，结合自身的专业知识掌握程度，最终确立了如下的设计研究内容：
1、使用STC89C51单片机作为主控芯片，结合其他模块构建一个51单片机最小系统，实现一款电子密码锁控制系统；
2、系统采用直流正5V电压进行供电，具有较低的功率消耗；
3、具有通过输入密码来实现开锁/解锁的功能；
4、密码宽度为8位阿拉伯数字和字母ABCD组成；
5、密码输入方式有键盘输入和红外遥控输入两种方式；
6、具有密码修改功能；
7、具有输入次数达到一定数量后报警功能；
8、具有手动闭锁功能；
9、具有对人体检测作用，当密码锁未开启时若检测到室内有人则进行报警。
方案选择及元器件介绍
系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/1869.html
