单片机的电子密码锁的设计
目 录
一、 引言 1
（一） 电子密码锁的发展背景 1
（二） 电子密码锁的国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 单片机的选取 3
（二） STC89C51单片机概述 3
（三） 继电器介绍 4
（四） 红外遥控器介绍 5
（五） HX1838红外一体接收管 6
（六） 24C02型串行EEPROM概述 7
（七） LCD1602液晶介绍 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 系统总体设计 9
（二） STC89C51单片机最小系统 9
1. STC89C51单片机复位电路设计 9
2. STC89C51单片机时钟电路设计 10
（三） 继电器及其驱动电路设计 10
（四） 红外遥控系统电路设计 11
（五） AT24C02电路设计 12
（六） 液晶屏电路设计 13
四、 软件系统设计 14
（一） 主程序流程设计 14
（二） 继电器工作流程设计 15
（三） 红外遥控工作流程设计 15
（四） AT24C02工作流程设计 16
1. 发送起始信号流程 16
2. 发送终止信号流程 17
3. 发送应答信号流程 17
（五） 液晶屏软件流程设计 18
五、 实物制作与调试 20
（一） 实物展示 20
（二） PCB设计 20
（三） 元件的焊接 21< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> （四） LCD1602调试 21
总结 22
致谢 23
参考文献 24
附录一 电子密码锁原理图 25
附录二 电子密码锁PCB图 26
附录三 电子密码锁元件列表 27
附录四 电子密码锁程序 28
引言
电子密码锁的发展背景
对于电子密码锁的研究是从新型电子技术出现的时候就开始了，那时密码锁的状态还停留在机械锁程度，外型上不但笨重，并且极易损坏，而在结构上更是复杂多变，最重要的是机械结构的密码锁非常容易被破解，一旦遭到破坏，昂贵的密码锁马上就是去了它原有的价值。因此在电子技术和单片机技术出现之后，设计人员首先想到的就是设计出一种电子密码锁，它具有显示功能、修改密码功能、自锁功能（密码输入错误次数达到上限后，输入功能将立即被锁住），另外它还具有嘹亮的报警功能，当非法输入密码时，电子密码锁的报警功能将发挥功效，以达到威吓非法输入者的功效，这就是最早设计人员对电子密码锁的大体设计构想。那时单片机技术相对来说非常简单，数据总线和地址总线宽度还停留在4位，因此单片机只能实现一些非常简单的控制，对于像电子密码锁这种复杂控制来说，还稍显力不能及。随着电子技术、计算机技术以及集成电路技术的迅速蓬起，人们已经能够将8位的CPU、功能相对简单的定时/计数器、并行的IO口和RAM、ROM存储器集成在一块芯片中了，然而美中不足的是这时还不能够将串口集成进去，在本文中正是使用了这种8位数据总线宽度的单片机作为红外电子密码锁的控制核心，并在片外配置了一块具有2K字节容量的EEPROM作为密码的存储部分。可以从电子密码锁的发展过程中看出，市场对于电子密码锁的功能永远是保持增加的状态，往往刚投入市场的一款新型密码锁会马上被淘汰掉，这主要是因为有各种新型的电子密码锁在不断地投入市场，也就是密码锁在不断地被革新，这一现象主要得益于其主控核心的发展——单片机从4位一直发展到今天的32位，意法半导体公司的STM32单片机就是一个典型的32位单片机代表，它超高的性价比使得它几乎投入到了每一个应用中。本文主要考虑到当前市场上还没有一种能够通过遥控控制的电子密码锁，因此在普通电子密码锁的功能基础上增加了一个红外遥控系统，实现远程操作的功能，填补目前电子密码锁市场的一个空白。
电子密码锁的国内外发展现状
国内外研究电子密码锁的机构、企业甚至学生群体数不胜数，目前国际上最先进的电子密码锁能够实现扫描面部表情、指纹以及声控解锁的功能，根据一项报道显示，美国一所大学的一个研究小组前不久将多种传感器植入到了电子密码锁中，它能够实现对输入密码者的身高、体重以及声音的分析，以此来提高密码锁的安全程度。目前国内主要将研究重点放在了密码锁的组网上，将多个密码锁组成一个网络，从而管理人员能够方便的进行管理（修改密码、自锁等功能），这项功能的主要任务是给密码锁加上一个以太网接口。
本文主要内容
本文主要以电子密码锁控制系统作为研究对象，通过STC89C51单片机的控制作用，实现了一款能够使用密码来控制锁的开和闭两种状态的自动控制系统，并实现了如下指标：
密码位数为8；
密码输入正确时，继电器开；输入错误时，继电器关；
具有红外遥控以及终端键盘两种输入密码的方式；
密码输入正确后，能够对密码进行修改。
方案选择及元器件介绍
单片机的选取
方案一：以自身对单片机的使用熟练度为第一考虑要素，则选择51单片机作为本系统的主控芯片最为合适，虽然大多数51单片机内部资源比较匮乏，比如很少有集成ADC、DAC或者SPI模块，但是其内部集成的16为计时器、UART以及中断等功能已经足够使用，并且像SPI以及IIC这种接口都可以通过软件方式模拟，因此这不但节省了系统的开发成本，又能够结合自身的学习情况来顺利进行单片机系统的设计，这是很重要的。在51系列单片机中，台湾宏晶公司推出的STC89C51是近年来比较常用的一款芯片，它采用RISC最简指令集，这同其他51单片机一样，并且管脚排列以及封装形式都是相同的，因此不同型号的51单片机互换可行性很高。在开发环境方面，STC89C51单片机的开发平台使用英国ARM公司的Keil软件进行开发，这款软件非常精简，但是功能齐全，集代码编写、调试以及仿真等多种功能于一身，在该平台上能够实现51单片机开过过程中所需要的所有功能，并且Keil还可以同Proteus软件一起实现系统的联合仿真，开发者通过仿真可以看到系统的实际效果，因此综合上述理由，STC89C51单片机较为适合作为本系统的主控芯片。
系统总体设计
下图3-1为本电子密码锁的硬件原理框图，其中最中间的STC89C51单片机最小系统是整个系统的核心部分，由STC89C51单片机芯片、复位电路以及晶振电路组成，负责锁控模块的驱动、液晶屏的驱动、EEPROM芯片的读写、红外信号的解码以及键盘的动态扫描等。
一、 引言 1
（一） 电子密码锁的发展背景 1
（二） 电子密码锁的国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 单片机的选取 3
（二） STC89C51单片机概述 3
（三） 继电器介绍 4
（四） 红外遥控器介绍 5
（五） HX1838红外一体接收管 6
（六） 24C02型串行EEPROM概述 7
（七） LCD1602液晶介绍 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 系统总体设计 9
（二） STC89C51单片机最小系统 9
1. STC89C51单片机复位电路设计 9
2. STC89C51单片机时钟电路设计 10
（三） 继电器及其驱动电路设计 10
（四） 红外遥控系统电路设计 11
（五） AT24C02电路设计 12
（六） 液晶屏电路设计 13
四、 软件系统设计 14
（一） 主程序流程设计 14
（二） 继电器工作流程设计 15
（三） 红外遥控工作流程设计 15
（四） AT24C02工作流程设计 16
1. 发送起始信号流程 16
2. 发送终止信号流程 17
3. 发送应答信号流程 17
（五） 液晶屏软件流程设计 18
五、 实物制作与调试 20
（一） 实物展示 20
（二） PCB设计 20
（三） 元件的焊接 21< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> （四） LCD1602调试 21
总结 22
致谢 23
参考文献 24
附录一 电子密码锁原理图 25
附录二 电子密码锁PCB图 26
附录三 电子密码锁元件列表 27
附录四 电子密码锁程序 28
引言
电子密码锁的发展背景
对于电子密码锁的研究是从新型电子技术出现的时候就开始了，那时密码锁的状态还停留在机械锁程度，外型上不但笨重，并且极易损坏，而在结构上更是复杂多变，最重要的是机械结构的密码锁非常容易被破解，一旦遭到破坏，昂贵的密码锁马上就是去了它原有的价值。因此在电子技术和单片机技术出现之后，设计人员首先想到的就是设计出一种电子密码锁，它具有显示功能、修改密码功能、自锁功能（密码输入错误次数达到上限后，输入功能将立即被锁住），另外它还具有嘹亮的报警功能，当非法输入密码时，电子密码锁的报警功能将发挥功效，以达到威吓非法输入者的功效，这就是最早设计人员对电子密码锁的大体设计构想。那时单片机技术相对来说非常简单，数据总线和地址总线宽度还停留在4位，因此单片机只能实现一些非常简单的控制，对于像电子密码锁这种复杂控制来说，还稍显力不能及。随着电子技术、计算机技术以及集成电路技术的迅速蓬起，人们已经能够将8位的CPU、功能相对简单的定时/计数器、并行的IO口和RAM、ROM存储器集成在一块芯片中了，然而美中不足的是这时还不能够将串口集成进去，在本文中正是使用了这种8位数据总线宽度的单片机作为红外电子密码锁的控制核心，并在片外配置了一块具有2K字节容量的EEPROM作为密码的存储部分。可以从电子密码锁的发展过程中看出，市场对于电子密码锁的功能永远是保持增加的状态，往往刚投入市场的一款新型密码锁会马上被淘汰掉，这主要是因为有各种新型的电子密码锁在不断地投入市场，也就是密码锁在不断地被革新，这一现象主要得益于其主控核心的发展——单片机从4位一直发展到今天的32位，意法半导体公司的STM32单片机就是一个典型的32位单片机代表，它超高的性价比使得它几乎投入到了每一个应用中。本文主要考虑到当前市场上还没有一种能够通过遥控控制的电子密码锁，因此在普通电子密码锁的功能基础上增加了一个红外遥控系统，实现远程操作的功能，填补目前电子密码锁市场的一个空白。
电子密码锁的国内外发展现状
国内外研究电子密码锁的机构、企业甚至学生群体数不胜数，目前国际上最先进的电子密码锁能够实现扫描面部表情、指纹以及声控解锁的功能，根据一项报道显示，美国一所大学的一个研究小组前不久将多种传感器植入到了电子密码锁中，它能够实现对输入密码者的身高、体重以及声音的分析，以此来提高密码锁的安全程度。目前国内主要将研究重点放在了密码锁的组网上，将多个密码锁组成一个网络，从而管理人员能够方便的进行管理（修改密码、自锁等功能），这项功能的主要任务是给密码锁加上一个以太网接口。
本文主要内容
本文主要以电子密码锁控制系统作为研究对象，通过STC89C51单片机的控制作用，实现了一款能够使用密码来控制锁的开和闭两种状态的自动控制系统，并实现了如下指标：
密码位数为8；
密码输入正确时，继电器开；输入错误时，继电器关；
具有红外遥控以及终端键盘两种输入密码的方式；
密码输入正确后，能够对密码进行修改。
方案选择及元器件介绍
单片机的选取
方案一：以自身对单片机的使用熟练度为第一考虑要素，则选择51单片机作为本系统的主控芯片最为合适，虽然大多数51单片机内部资源比较匮乏，比如很少有集成ADC、DAC或者SPI模块，但是其内部集成的16为计时器、UART以及中断等功能已经足够使用，并且像SPI以及IIC这种接口都可以通过软件方式模拟，因此这不但节省了系统的开发成本，又能够结合自身的学习情况来顺利进行单片机系统的设计，这是很重要的。在51系列单片机中，台湾宏晶公司推出的STC89C51是近年来比较常用的一款芯片，它采用RISC最简指令集，这同其他51单片机一样，并且管脚排列以及封装形式都是相同的，因此不同型号的51单片机互换可行性很高。在开发环境方面，STC89C51单片机的开发平台使用英国ARM公司的Keil软件进行开发，这款软件非常精简，但是功能齐全，集代码编写、调试以及仿真等多种功能于一身，在该平台上能够实现51单片机开过过程中所需要的所有功能，并且Keil还可以同Proteus软件一起实现系统的联合仿真，开发者通过仿真可以看到系统的实际效果，因此综合上述理由，STC89C51单片机较为适合作为本系统的主控芯片。
系统总体设计
下图3-1为本电子密码锁的硬件原理框图，其中最中间的STC89C51单片机最小系统是整个系统的核心部分，由STC89C51单片机芯片、复位电路以及晶振电路组成，负责锁控模块的驱动、液晶屏的驱动、EEPROM芯片的读写、红外信号的解码以及键盘的动态扫描等。
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