单片机的遥控密码锁的设计与制作
【摘 要】本文结合了大学所学的专业知识，设计了一款以51单片机作为核心元件的遥控密码锁系统，实现了毕业设计预期所设定的各个指标，完成了大学学习生涯里的最后一门作业。本系统的主要特点是采用了模拟电路与数字电路相互配合的控制模式，通过模拟电路的高速特性以及数字电路的准确特性，将检测过程快速性以及输出结果高精度性等优点表现地淋漓尽致，另外本系统在成本、功耗以及使用稳定度上皆有很高的表现，不但如此，电路中的芯片全部采用了直插引脚封装，当出现损坏等情况时，能够快速地实现维修和更换等操作。经过了多次的实验验证以及电路改进，本系统表现出了很高的准确性和实用特点，适合推向未来的智能密码锁市场，能够大幅度降低目前密码锁系统的生产成本并且降低性价比大幅度提高。
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） 主控单片机的对比与选择 3
（二） AT89C51单片机介绍 4
（三） AT24C02型EEPROM 5
（四） LCD1602型液晶屏介绍 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 硬件结构框图设计 7
（二） 最小系统设计 8
1. 时钟电路设计 8
2. 复位电路设计 9
（三） 红外遥控接收头电路设计 10
（四） EEPROM芯片电路设计 11
（五） 继电器电路设计 12
（六） 液晶屏电路设计 13
（七） 机械键盘电路设计 14
四、 软件系统设计 15
（一） 主程序流程图设计 15
（二） 红外遥控信号解码流程设计 17
（三） 单片机读写EERPOM工作流程设计 18
1. 单片机发送起始信号 18
2. 单片机发送终止信号 19
3. AT24C02芯片回复应答信号 19
（四） 液晶屏显示流程设计 20
1. 写指令流程 20
2.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
写数据流程 21
（五） 动态扫描键盘工作流程设计 22
五、 实物制作与安装 23
（一） 硬件调试 23
（二） 问题总结 24
总 结 26
参考文献 27
致 谢 28
附录一 原理图 29
附录二 PCB图 30
附录三实物展示 31
附录四 程序 33
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已经随处可见了，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，通过编写程序实现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，它需要设计人员具有电路的分析与设计基础和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。本文将以在大学期间所掌握的专业知识作为基础，通过多次的尝试、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
本次的毕业设计将在传统密码锁系统的发展基础上，设计出一款能够实现密码锁功能的智能密码锁控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对密码锁系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章主要在硬件电路的设计基础上，使用了Proteus 7.8仿真软件对密码锁控制系统进行了仿真优化，并将仿真结果通过图片方式进行了展现。
密码锁控制系统将实现如下功能指标：
1、具有通过输入密码来实现开锁/解锁的功能；
2、密码宽度为8位阿拉伯数字和字母ABCD组成；
3、密码输入方式有键盘输入和红外遥控输入两种方式；
4、具有密码修改功能；
5、具有输入次数达到一定数量后报警功能；
6、具有手动闭锁功能；
方案选择及元器件介绍
主控单片机的对比与选择
第一个方案是AT89C51单片机，该单片机是ATMEL公司在上世纪九十年代左右推出的一款数据宽度为8的高性能单片机，无论在成本还是内部资源上，都能够在如今低端单片机市场中独占鳌头，这主要归功于其4Kb大小的内部FLASH搭配着128字节的RAM，虽然ROM和RAM的存储容量不是很大，但是足够应用于一些中小型单片机系统中。
第二个方案是选用德州仪器的MSP430系列单片机，这款单片机也是我们熟悉的常用单片机，在近五年中TI公司大肆对该系列单片机进行研发和推广，其中最高性能F5系单片机搭配外部的高稳定度晶振能够轻松实现40M以上的主频速度，该处理速度是AT89C51单片机的近五倍，在做一些数字信号处理上，中高端430单片机将是不错的选择。
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） 主控单片机的对比与选择 3
（二） AT89C51单片机介绍 4
（三） AT24C02型EEPROM 5
（四） LCD1602型液晶屏介绍 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 硬件结构框图设计 7
（二） 最小系统设计 8
1. 时钟电路设计 8
2. 复位电路设计 9
（三） 红外遥控接收头电路设计 10
（四） EEPROM芯片电路设计 11
（五） 继电器电路设计 12
（六） 液晶屏电路设计 13
（七） 机械键盘电路设计 14
四、 软件系统设计 15
（一） 主程序流程图设计 15
（二） 红外遥控信号解码流程设计 17
（三） 单片机读写EERPOM工作流程设计 18
1. 单片机发送起始信号 18
2. 单片机发送终止信号 19
3. AT24C02芯片回复应答信号 19
（四） 液晶屏显示流程设计 20
1. 写指令流程 20
2.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
写数据流程 21
（五） 动态扫描键盘工作流程设计 22
五、 实物制作与安装 23
（一） 硬件调试 23
（二） 问题总结 24
总 结 26
参考文献 27
致 谢 28
附录一 原理图 29
附录二 PCB图 30
附录三实物展示 31
附录四 程序 33
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已经随处可见了，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，通过编写程序实现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，它需要设计人员具有电路的分析与设计基础和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。本文将以在大学期间所掌握的专业知识作为基础，通过多次的尝试、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
本次的毕业设计将在传统密码锁系统的发展基础上，设计出一款能够实现密码锁功能的智能密码锁控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对密码锁系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章主要在硬件电路的设计基础上，使用了Proteus 7.8仿真软件对密码锁控制系统进行了仿真优化，并将仿真结果通过图片方式进行了展现。
密码锁控制系统将实现如下功能指标：
1、具有通过输入密码来实现开锁/解锁的功能；
2、密码宽度为8位阿拉伯数字和字母ABCD组成；
3、密码输入方式有键盘输入和红外遥控输入两种方式；
4、具有密码修改功能；
5、具有输入次数达到一定数量后报警功能；
6、具有手动闭锁功能；
方案选择及元器件介绍
主控单片机的对比与选择
第一个方案是AT89C51单片机，该单片机是ATMEL公司在上世纪九十年代左右推出的一款数据宽度为8的高性能单片机，无论在成本还是内部资源上，都能够在如今低端单片机市场中独占鳌头，这主要归功于其4Kb大小的内部FLASH搭配着128字节的RAM，虽然ROM和RAM的存储容量不是很大，但是足够应用于一些中小型单片机系统中。
第二个方案是选用德州仪器的MSP430系列单片机，这款单片机也是我们熟悉的常用单片机，在近五年中TI公司大肆对该系列单片机进行研发和推广，其中最高性能F5系单片机搭配外部的高稳定度晶振能够轻松实现40M以上的主频速度，该处理速度是AT89C51单片机的近五倍，在做一些数字信号处理上，中高端430单片机将是不错的选择。
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