基于单片机电子密码锁设计
基于单片机电子密码锁设计[20200406140635]
摘 要
随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，安全性能低，无法满足人们的需要[1]。所以，在这样的大众需求下，本次设计提出了一种电子密码锁是基于单片机的设计方案[2]。在设计过程中，为了更进一步地树立起计算机应用系统的模型，更好掌握并加深强化对理论知识的理解，遵循提出并论证设计方案，进行软、硬件调试，获得正确的结果的科学流程，为以后能够独立完成实际的单片机软、硬件开发打下了坚实的基础。本系统由STC89C52单片机系统、4×4矩阵键盘、LCD1602显示和报警系统等组成，可以实现修改6位密码、错误显示报警、锁定系统、调节屏幕亮度等功能。本系统成本低廉，功能实用。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机；电子密码锁；4×4矩阵键盘
目录
1绪论 1
1.1 课题背景和意义 1
1.2 电子密码锁发展趋势 2
2总体设计方案 3
2.1系统设置要求 3
2.2总体方案设计 3
3系统硬件电路设计 4
3.1系统硬件概述 4
3.2主要单元电路设计 9
3.2.1矩阵键盘扫描电路设计 9
3.2.2 声音报警电路设计 10
3.2.3 开锁机构电路设计 11
3.2.4 数码显示模块电路设计 12
3.2.5 AT24C02掉电存储单元电路设计 13
4系统软件设计 14
4.1 系统总程序设计 14
4.2 密码比较判断子程序设计 18
4.3 键盘扫描子程序设计 20
4.4 修改密码子程序设计 22
5显示结果分析 25
5.1 系统软件仿真分析 25
5.2 系统硬件显示分析 26
结束语 29
致谢 30
参考文献 31
附录 32
a、电子密码锁元件清单 32
b、电子密码锁原理图 33
c、源程序 33
1绪论
1.1课题研究目的
由于人们生活质量水准和对安全防范要求的提高，所以对安全保护的意识也随之加强。从古至今，从铜锁到机械锁，人们对锁都提出了很高的要求，不仅仅要它安全可靠，能防偷防盗，更在使用要求上追求简洁方便。现在，科技的发展正在造福于人类，电子密码锁便是电子技术革新而应运而生的新一种电子科技产品。电子密码锁不仅可以跟普通机械锁配合使用，而且得益于其庞大复杂的信息量，安全性能大大提高。电子密码锁不需要随身带着机械锁钥匙，只需要密钥，使人们不需为携带机械锁钥匙而烦恼，所以被越来越多的人所接受。
1.2课题背景和意义
如今，迅速发展的电子计算机技术，运用研发出性价比显著升高的单片机，由于单片机便于控制，超快的运算速度，以及其他显著优点，被广泛运用在国民基础经济建设、航空、航天、军事、家用电器等各种领域。本设计利用单片机及一些其他电子元器件来完成某一具体功能。
现在，在欧美的发达国家，运用更多更加安全，更加成熟的技术，电子密码锁技术的发展已经越来越先进，所以电子密码锁已经被广泛应用于各种防盗系统中。而在国内，很多公司看到其相当可观的发展前景，已到西方学习取经，引进更多先进的技术。希望未来的不断研发，使得密码锁技术更可靠，使其在国内能够被广泛使用。
1.3 电子密码锁发展趋势??
所谓电子锁，是一种包含电子技术、计算机技术、集成电路技术、电子元器件，结合许多种新技术等设计出来的电子产品。
组成电子信息的要素种类繁多，包括文字、数字、符号、图像、生物体的特征，还有时间信息等，通过排列组合这些信息能够对电子密码锁的可靠性性能带来巨大的提升，比如在存有重要经济价值的收藏 馆，对于盗贼来说，在门禁系统中使用这些复杂的密码组合，可谓是“魔高一尺，道高一丈”。对于用户来说，使用复合信息密钥会使电子密码锁变得极其复杂，使产品变化多样，是“千挑百选、自得其所”。
我们有理由相信，电子密码锁将以其众多突出的优点脱颖而出，取代机械锁，带领中国锁具行业得到更好的发展，研发出更多更先进的电子锁，让更多的人在未来得到更安全的保护。
图1.1 工作说明框图
如图1.1为工作说明框图，具体工作过程为：
通过键盘输入6位数字密码，系统会对密码进行判断，若密码错误，系统报警，显示error！；若正确，锁打开，显示open！
首次使用时，先输入6位初始化密码：131420,此时若输入正确，LCD屏幕上显示：initpassword，此时密码为：000000，系统初始化成功。
2总体设计方案
2.1系统设置要求
（1）在LCD屏幕上显示*号防止密码被盗；
（2）设计六位的开锁密钥；
（3）密码输入正确时，LCD能够显示open，错误时，显示error[3]。
（4）实现输入密码错误超过限定的三次键盘锁定，并且报警[4]；
（5）由数字键0-9和功能键A-D组成的 4 × 4矩阵键盘[5]；
（6）支持用户对密码进行修改，仅限6位的数字密码，且在修改密码时需输入2次，防止操作失误。
2.2总体方案设计
为了实现基本的密码锁功能，本设计采用AT89S51单片机作为整个系统的中心器件，充分利用51单片机的精准控制、IO端口的丰富以及方便灵活的C语言编程设计。如图2.1为总体设计框图，硬件部分选用4×4矩阵键盘用于输入电路，用LCD1602设计显示模块电路，选用蜂鸣器作为报警电路，还有电磁锁用于开锁电路。软件部分以C语音作为编程工具，采用protues进行软件仿真。
图2.1总体设计框图
3 系统硬件电路设计
3.1系统硬件概述
3.1.1 STC89C51RC 单片机
如图3.1为STC89C51单片机引脚图，单片机（Microcontroller，又称微控制器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。它具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置8KB EEPROM，最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。
图3.1 STC89C51单片机引脚图
3.1.2液晶显示LCD1602
如图3.2为LCD1602原理图。
LM1602字符型模块的性能
重量轻：<100g；
体积小：<11mm 厚；
功耗低：10—15mW；
显示内容：192 种字符（5×7 点字型）；
32 种字符（5×10 点字型）；
可自编8（5×7）或许（5×10）种字符；
接口简单方便：可与8 位微处理器或微控制器相联[6]；
工作温度宽：0—50oC；
可靠性高：寿命为50,000 小时（25oC）。
图3.2 LCD1602原理图
3.1.3自锁开关
如图3.3为自锁开关原理图，自锁开关一侧常开的触点中其中一脚接电源插口点源脚，另外一个常开脚接供电接口VCC，用这种方式使自锁开关能够起到电源开关的作用。
如图3.4自锁开关硬件图，自锁开关每一侧的两个触点都是常闭触点，共两组，很少应用。而当我们工作时，只需在电路中随意接一组常开触点即可。
图3.3自锁开关原理图 图3.4 自锁开关硬件图
3.1.4上拉电阻
如图3.5为上拉电阻原理图，由8个电阻组成的一组电阻，它们一侧共同的一端全部接在一起，在电路中起到“上拉”的作用，因此又称上拉电阻。
图3.5 上拉电阻原理图
上拉是输入电流，下拉是对元器件输出电流,电流的强度只跟电阻的阻值有关，没有太大区别[7]。
摘 要
随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，安全性能低，无法满足人们的需要[1]。所以，在这样的大众需求下，本次设计提出了一种电子密码锁是基于单片机的设计方案[2]。在设计过程中，为了更进一步地树立起计算机应用系统的模型，更好掌握并加深强化对理论知识的理解，遵循提出并论证设计方案，进行软、硬件调试，获得正确的结果的科学流程，为以后能够独立完成实际的单片机软、硬件开发打下了坚实的基础。本系统由STC89C52单片机系统、4×4矩阵键盘、LCD1602显示和报警系统等组成，可以实现修改6位密码、错误显示报警、锁定系统、调节屏幕亮度等功能。本系统成本低廉，功能实用。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机；电子密码锁；4×4矩阵键盘
目录
1绪论 1
1.1 课题背景和意义 1
1.2 电子密码锁发展趋势 2
2总体设计方案 3
2.1系统设置要求 3
2.2总体方案设计 3
3系统硬件电路设计 4
3.1系统硬件概述 4
3.2主要单元电路设计 9
3.2.1矩阵键盘扫描电路设计 9
3.2.2 声音报警电路设计 10
3.2.3 开锁机构电路设计 11
3.2.4 数码显示模块电路设计 12
3.2.5 AT24C02掉电存储单元电路设计 13
4系统软件设计 14
4.1 系统总程序设计 14
4.2 密码比较判断子程序设计 18
4.3 键盘扫描子程序设计 20
4.4 修改密码子程序设计 22
5显示结果分析 25
5.1 系统软件仿真分析 25
5.2 系统硬件显示分析 26
结束语 29
致谢 30
参考文献 31
附录 32
a、电子密码锁元件清单 32
b、电子密码锁原理图 33
c、源程序 33
1绪论
1.1课题研究目的
由于人们生活质量水准和对安全防范要求的提高，所以对安全保护的意识也随之加强。从古至今，从铜锁到机械锁，人们对锁都提出了很高的要求，不仅仅要它安全可靠，能防偷防盗，更在使用要求上追求简洁方便。现在，科技的发展正在造福于人类，电子密码锁便是电子技术革新而应运而生的新一种电子科技产品。电子密码锁不仅可以跟普通机械锁配合使用，而且得益于其庞大复杂的信息量，安全性能大大提高。电子密码锁不需要随身带着机械锁钥匙，只需要密钥，使人们不需为携带机械锁钥匙而烦恼，所以被越来越多的人所接受。
1.2课题背景和意义
如今，迅速发展的电子计算机技术，运用研发出性价比显著升高的单片机，由于单片机便于控制，超快的运算速度，以及其他显著优点，被广泛运用在国民基础经济建设、航空、航天、军事、家用电器等各种领域。本设计利用单片机及一些其他电子元器件来完成某一具体功能。
现在，在欧美的发达国家，运用更多更加安全，更加成熟的技术，电子密码锁技术的发展已经越来越先进，所以电子密码锁已经被广泛应用于各种防盗系统中。而在国内，很多公司看到其相当可观的发展前景，已到西方学习取经，引进更多先进的技术。希望未来的不断研发，使得密码锁技术更可靠，使其在国内能够被广泛使用。
1.3 电子密码锁发展趋势??
所谓电子锁，是一种包含电子技术、计算机技术、集成电路技术、电子元器件，结合许多种新技术等设计出来的电子产品。
组成电子信息的要素种类繁多，包括文字、数字、符号、图像、生物体的特征，还有时间信息等，通过排列组合这些信息能够对电子密码锁的可靠性性能带来巨大的提升，比如在存有重要经济价值的收藏 馆，对于盗贼来说，在门禁系统中使用这些复杂的密码组合，可谓是“魔高一尺，道高一丈”。对于用户来说，使用复合信息密钥会使电子密码锁变得极其复杂，使产品变化多样，是“千挑百选、自得其所”。
我们有理由相信，电子密码锁将以其众多突出的优点脱颖而出，取代机械锁，带领中国锁具行业得到更好的发展，研发出更多更先进的电子锁，让更多的人在未来得到更安全的保护。
图1.1 工作说明框图
如图1.1为工作说明框图，具体工作过程为：
通过键盘输入6位数字密码，系统会对密码进行判断，若密码错误，系统报警，显示error！；若正确，锁打开，显示open！
首次使用时，先输入6位初始化密码：131420,此时若输入正确，LCD屏幕上显示：initpassword，此时密码为：000000，系统初始化成功。
2总体设计方案
2.1系统设置要求
（1）在LCD屏幕上显示*号防止密码被盗；
（2）设计六位的开锁密钥；
（3）密码输入正确时，LCD能够显示open，错误时，显示error[3]。
（4）实现输入密码错误超过限定的三次键盘锁定，并且报警[4]；
（5）由数字键0-9和功能键A-D组成的 4 × 4矩阵键盘[5]；
（6）支持用户对密码进行修改，仅限6位的数字密码，且在修改密码时需输入2次，防止操作失误。
2.2总体方案设计
为了实现基本的密码锁功能，本设计采用AT89S51单片机作为整个系统的中心器件，充分利用51单片机的精准控制、IO端口的丰富以及方便灵活的C语言编程设计。如图2.1为总体设计框图，硬件部分选用4×4矩阵键盘用于输入电路，用LCD1602设计显示模块电路，选用蜂鸣器作为报警电路，还有电磁锁用于开锁电路。软件部分以C语音作为编程工具，采用protues进行软件仿真。
图2.1总体设计框图
3 系统硬件电路设计
3.1系统硬件概述
3.1.1 STC89C51RC 单片机
如图3.1为STC89C51单片机引脚图，单片机（Microcontroller，又称微控制器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。它具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置8KB EEPROM，最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。
图3.1 STC89C51单片机引脚图
3.1.2液晶显示LCD1602
如图3.2为LCD1602原理图。
LM1602字符型模块的性能
重量轻：<100g；
体积小：<11mm 厚；
功耗低：10—15mW；
显示内容：192 种字符（5×7 点字型）；
32 种字符（5×10 点字型）；
可自编8（5×7）或许（5×10）种字符；
接口简单方便：可与8 位微处理器或微控制器相联[6]；
工作温度宽：0—50oC；
可靠性高：寿命为50,000 小时（25oC）。
图3.2 LCD1602原理图
3.1.3自锁开关
如图3.3为自锁开关原理图，自锁开关一侧常开的触点中其中一脚接电源插口点源脚，另外一个常开脚接供电接口VCC，用这种方式使自锁开关能够起到电源开关的作用。
如图3.4自锁开关硬件图，自锁开关每一侧的两个触点都是常闭触点，共两组，很少应用。而当我们工作时，只需在电路中随意接一组常开触点即可。
图3.3自锁开关原理图 图3.4 自锁开关硬件图
3.1.4上拉电阻
如图3.5为上拉电阻原理图，由8个电阻组成的一组电阻，它们一侧共同的一端全部接在一起，在电路中起到“上拉”的作用，因此又称上拉电阻。
图3.5 上拉电阻原理图
上拉是输入电流，下拉是对元器件输出电流,电流的强度只跟电阻的阻值有关，没有太大区别[7]。
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