单片机的密码锁的设计
【摘要】本次设计是以单片机为核心，进行密码锁的设计，引用部分单片机的功能，比如说单片机的I/O口，键盘、显示模块等等。在设计中可以通过显示模块来设置或者修改密码；系统具有报警自锁功能，当密码输入错误三次的时候键盘会自锁并且蜂鸣器报警，自锁时间为一分钟；系统设置存储芯片，即使出现突然断电的也不会是的密码丢失。本设计从自锁与双重保护方面完善密码锁的设计，在现实生活中具非常广泛的用途，因此它的设计具有一定的价值意义。
目录
引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
（三）研究任务 2
一、整体方案设计 2
（一）方案论证 2
（二）最终方案 3
二、单片机概述 3
三、硬件设计 6
（一）按键电路 6
（二）显示电路 6
（三）报警电路 7
（四）存储电路 7
（五）闭锁电路 7
四、软件设计 9
（一）主程序的设计 9
（二）开锁子程序的设计 10
（三）显示子程序的设计 10
六、系统调试 11
（一）实物制作 11
（二）实物调试 11
结束语 13
参考文献 15
致谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元器件清单 19
附录四 实物图 20
附录五 源程序 21
引言
（一）研究背景
近年来，安全问题已经成为人们所关注的问题，人们的安全意识逐步加强，这就促使了密码锁的诞生，它可以保障我们的财产安全，避免了一些意外情况的发生。以前使用的是传统的机械式的锁，不仅使用的时候不方便而且安全性的方面也存在很多的隐患，许多的盗窃犯可以使用万能钥匙打开几乎所有的机械锁。这对于很多人来说的话无疑是一个巨大的安全隐患，是的人们对于社会治安质量的满意度下降。
社会的不断进步，人们对自己的保护意识和需求越来越强，当然对于门锁的安全要求也会随之增高。再这样的大背景下，使得智能化的密
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码锁得到了飞快的发展，出现了一大批不同类型的锁比如说指纹锁等等。密码锁安全性能高、使用简便以及成本低等特点被人们所欢迎。
为了满足广大人们的需求，利用单片机以及一些控制电路的搭建，从而完成密码锁的打开与关闭要求。二密码所很早就出现在市场上，开始是原始的机械调数的密码锁，到后来的电子式的密码锁。现在市场上是数字式和钥匙式相结合的密码锁构成的，他们以芯片为核心，通过语言程序的编程来实现密码锁的产品的研发。利用单片机设计的密码锁有着更高的可靠性。跟传统的机械锁相比，电子式的密码锁具有以下几个有点：
(1)由于电子智能话的密码锁设计复杂，所以被破译的可能性小。
(2)便于更改密码，增加密码锁的可靠性。
(3)具有安全保护功能，当输入的密码有误时，会开启自动报警功能。
(4) 安全性能高，系统简单，价格低廉。
（二）研究现状
在科技发展的大潮流下，微机也得到了长足的进步，但是单片机领域的应用已经达到了如火纯情的地步。单片机性价比高并且控制能力强等优点，在人们的日常生活产品中运用很广泛。本设计使用了52单片机及其单片机最小系统、键盘模块、显示模块、报警模块、继电器的使用以及灯光指示模块组成的硬件部分。来实现密码锁的相应的功能。
目前的西方的发达国家，密码锁技术是非常的先进的，不单是产品先进而且他的种类也繁多。数字式密码锁大部分运用在门禁系统中，在保险箱安全方面也有一定的涉及。但是在我国电子密码锁的整体水平还是比较落后的，技术的稀缺性导致他的成本价格也是一路的飙升。市场上的密码说还是以按键密码锁为主的，虽然已经引进了国际先进的那件刷卡以及生物式一体的先进的密码锁技术。但是国内自行研究开发的密码锁的技术还是比较欠缺。在借鉴西方的技术的基础上，希望通过技术的研发我国的密码锁的技术能够普及。
（三）研究任务
本设计在单片机的基础上，按照设计要求绘制符合设计的原理图，根据原理图结合价格、功能等元器件条件进行各个模块的硬件选择。 本设计完成后应有以下步骤：
了解单片机的各个通讯串口的作用以及他们的主要能够实现的功能；
在原理图的基础上绘制出仿真图，检查功能是否正确；
编写相应的程序，进行仿真；
4、焊接相对应的实物，进行电路实际操作；
一、整体方案设计
本设计以单片机为核心，用了52单片机及其单片机最小系统、键盘模块、显示模块、报警模块、继电器的使用以及灯光指示模块组成的硬件部分。系统具有自锁报警功能，在输入三次错误密码后，键盘会自动锁起来并且蜂鸣器会报警；系统具有掉电保存功能。系统整体框图如图1所示。
图1 系统的总体框图
（一）方案论证
1.控制模块
作为本系统的控制核心，对于密码锁的控制精度要求和功能的多样性是高性能密码锁的基本条件。
方案一本次设计的微处理器是52单片机。52单片机的优点有很多，比如：抗干扰能力强、运算速度快、功耗低等等。通过C语言对进行程序编写，根据输入密码与内存设置密码相比较，密码正确就驱动继电器触动电磁锁打开。
方案二 采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案俩将的话，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。但是用于视力保护器FPGA未免显得大材小用了，提高了整个设计的成本，不利于密码锁的市场推广。所以我选择方案一作为控制器
2.显示模块
方案一 采取数码管作为系统的人机交互的界面。
方案二 采取1602液晶显示屏作为人机交互的界面。
本设计当显示为星号的时候，则表示为输入错误的密码，会显示对应的字母，数码管只能显示数字，所以我选择方案二作为我的显示模块。
3.电源模块
方案一 供电模块系统用干电池来供电。
方案二供电模块系统采用USB接口
对于这两种方案而言，如果采取USB的话使用并不方便，使用电池盒增加了视力保护器的灵活性，所以我选择方案一。
4.报警模块
在输入错误密码后此模块具有预警功能。
方案一 采取扬声器进行语音报警。可以提示使用者当前是什么姿势不正确导致的报警。
方案二可以采用蜂鸣器作为报警模块，因为它体积小，电路简单，可以进行准确的报警。
目录
引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
（三）研究任务 2
一、整体方案设计 2
（一）方案论证 2
（二）最终方案 3
二、单片机概述 3
三、硬件设计 6
（一）按键电路 6
（二）显示电路 6
（三）报警电路 7
（四）存储电路 7
（五）闭锁电路 7
四、软件设计 9
（一）主程序的设计 9
（二）开锁子程序的设计 10
（三）显示子程序的设计 10
六、系统调试 11
（一）实物制作 11
（二）实物调试 11
结束语 13
参考文献 15
致谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元器件清单 19
附录四 实物图 20
附录五 源程序 21
引言
（一）研究背景
近年来，安全问题已经成为人们所关注的问题，人们的安全意识逐步加强，这就促使了密码锁的诞生，它可以保障我们的财产安全，避免了一些意外情况的发生。以前使用的是传统的机械式的锁，不仅使用的时候不方便而且安全性的方面也存在很多的隐患，许多的盗窃犯可以使用万能钥匙打开几乎所有的机械锁。这对于很多人来说的话无疑是一个巨大的安全隐患，是的人们对于社会治安质量的满意度下降。
社会的不断进步，人们对自己的保护意识和需求越来越强，当然对于门锁的安全要求也会随之增高。再这样的大背景下，使得智能化的密
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码锁得到了飞快的发展，出现了一大批不同类型的锁比如说指纹锁等等。密码锁安全性能高、使用简便以及成本低等特点被人们所欢迎。
为了满足广大人们的需求，利用单片机以及一些控制电路的搭建，从而完成密码锁的打开与关闭要求。二密码所很早就出现在市场上，开始是原始的机械调数的密码锁，到后来的电子式的密码锁。现在市场上是数字式和钥匙式相结合的密码锁构成的，他们以芯片为核心，通过语言程序的编程来实现密码锁的产品的研发。利用单片机设计的密码锁有着更高的可靠性。跟传统的机械锁相比，电子式的密码锁具有以下几个有点：
(1)由于电子智能话的密码锁设计复杂，所以被破译的可能性小。
(2)便于更改密码，增加密码锁的可靠性。
(3)具有安全保护功能，当输入的密码有误时，会开启自动报警功能。
(4) 安全性能高，系统简单，价格低廉。
（二）研究现状
在科技发展的大潮流下，微机也得到了长足的进步，但是单片机领域的应用已经达到了如火纯情的地步。单片机性价比高并且控制能力强等优点，在人们的日常生活产品中运用很广泛。本设计使用了52单片机及其单片机最小系统、键盘模块、显示模块、报警模块、继电器的使用以及灯光指示模块组成的硬件部分。来实现密码锁的相应的功能。
目前的西方的发达国家，密码锁技术是非常的先进的，不单是产品先进而且他的种类也繁多。数字式密码锁大部分运用在门禁系统中，在保险箱安全方面也有一定的涉及。但是在我国电子密码锁的整体水平还是比较落后的，技术的稀缺性导致他的成本价格也是一路的飙升。市场上的密码说还是以按键密码锁为主的，虽然已经引进了国际先进的那件刷卡以及生物式一体的先进的密码锁技术。但是国内自行研究开发的密码锁的技术还是比较欠缺。在借鉴西方的技术的基础上，希望通过技术的研发我国的密码锁的技术能够普及。
（三）研究任务
本设计在单片机的基础上，按照设计要求绘制符合设计的原理图，根据原理图结合价格、功能等元器件条件进行各个模块的硬件选择。 本设计完成后应有以下步骤：
了解单片机的各个通讯串口的作用以及他们的主要能够实现的功能；
在原理图的基础上绘制出仿真图，检查功能是否正确；
编写相应的程序，进行仿真；
4、焊接相对应的实物，进行电路实际操作；
一、整体方案设计
本设计以单片机为核心，用了52单片机及其单片机最小系统、键盘模块、显示模块、报警模块、继电器的使用以及灯光指示模块组成的硬件部分。系统具有自锁报警功能，在输入三次错误密码后，键盘会自动锁起来并且蜂鸣器会报警；系统具有掉电保存功能。系统整体框图如图1所示。
图1 系统的总体框图
（一）方案论证
1.控制模块
作为本系统的控制核心，对于密码锁的控制精度要求和功能的多样性是高性能密码锁的基本条件。
方案一本次设计的微处理器是52单片机。52单片机的优点有很多，比如：抗干扰能力强、运算速度快、功耗低等等。通过C语言对进行程序编写，根据输入密码与内存设置密码相比较，密码正确就驱动继电器触动电磁锁打开。
方案二 采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案俩将的话，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。但是用于视力保护器FPGA未免显得大材小用了，提高了整个设计的成本，不利于密码锁的市场推广。所以我选择方案一作为控制器
2.显示模块
方案一 采取数码管作为系统的人机交互的界面。
方案二 采取1602液晶显示屏作为人机交互的界面。
本设计当显示为星号的时候，则表示为输入错误的密码，会显示对应的字母，数码管只能显示数字，所以我选择方案二作为我的显示模块。
3.电源模块
方案一 供电模块系统用干电池来供电。
方案二供电模块系统采用USB接口
对于这两种方案而言，如果采取USB的话使用并不方便，使用电池盒增加了视力保护器的灵活性，所以我选择方案一。
4.报警模块
在输入错误密码后此模块具有预警功能。
方案一 采取扬声器进行语音报警。可以提示使用者当前是什么姿势不正确导致的报警。
方案二可以采用蜂鸣器作为报警模块，因为它体积小，电路简单，可以进行准确的报警。
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