单片机的电子密码锁设计
摘 要进入新世纪以来，中国经济一直保持着及高速的发展，人们的物质生活水平有了极大的提高，解决了温饱的人们便会开始最求更高的生活质量。同时，科技的进步也使我们可以使我们有更多的选择，每个人在拥有了更多的财富和享受丰富多彩的物质生活同时，对安全的需要也越来越重要，也就是锁，越来越成为一种不可缺少的必需品。在满足防盗安全的基础上，使用更加方便和功能要求更多的锁越来越成为人们选择的方向。考虑到成本以及控制方式是否简单等因素，基于单片机制作密码锁成为一种十分好的选择。本次设计我采用AT89C51单片机作为主控芯片，使用4*4矩阵键盘作为密码输入设备，使用8位LED数码管作为显示设备，同时使用AT24C02存储芯片来进行掉电存储密码，用LED二极管简单代替开锁电路。系统能够完成密码的输入，显示，修改。密码正确开锁（LED灯亮），密码错误报警。以及密码掉电存储的功能。整个设计将使用PROTEUS进行硬件的设计和仿真，使用KEIL进行程序的编写。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 简介 1
1.2 电子密码锁的发展趋势 1
1.3 基本原理 2
第二章 系统总体设计 4
2.1 设计分析 4
2.2 系统结构框图 4
第三章 系统硬件设计 6
3.1 单片机AT89C51 6
3.2 掉电存储模块 9
3.3 八段共阳极数码管 11
3.4 4*4矩阵键盘 13
3.5 声光报警电路 15
3.6 开锁电路 16
3.7 最小系统 16
3.8 硬件综合设计 18
第四章 系统软件设计 20
4.1 KEIL软件介绍 20
4.2 程序设计 20
第五章 仿真与调试 26
5.1 Proteus仿真软件 26
5.2 Proteus与Keil的联调 26
5.3 Protues与Keil的联调仿真 27
结束语 28
致谢 29
参考文献 30
附录 31
第一章 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
1.1简介
锁在中国已经有几千年的历史了，而随着西方文艺复兴后提出私有财产圣神而不可侵犯开始，私有财产的重要性越来越被人们重视。锁这种保护私有财产和安全的东西就与生活越发不可分开。随着如今人们的生活水平的逐渐提高，安全问题已经无法被忽视，能有一种方便，可靠，安全的锁将极大的方便人们的日常生活。而随着科技的发展，尤其是电子技术的发展，芯片的体积缩小使各种电子锁得以面市，这其中就有密码锁，指纹锁，甚至有声纹锁，虹膜锁等，这些锁所具有的安全性越来越高，也具有更高的方便性，免除丢失钥匙的烦恼，当然，价格也很高。在这诸多电子锁中，电子密码锁是一种既可以满足上诉要求的锁，在价格方面也不高，很有发展的前景。通过记忆一组密码，即可满足开锁需要，不仅可以免除丢失，忘带钥匙的烦恼，而且众多的密码可能性也保证了锁的安全性，当需要满足更多人开锁需要时，也不用单独再去配一把钥匙，只需要告知其密码即可，而当密码泄露时也可随意更改密码，而传统的锁则必须更换整个锁具，所以电子密码锁会大大方便人们的生活。而通过加入声光报警，多次输入错误锁定，开门提示等还能使电子密码锁具备许多传统锁不具备的功能。
近些年来单片机的发展十分迅速，几乎应用到生产生活的各个领域。其中的51系列单片机由于其高可靠性，简单易操作并且有着不错的可扩展性，成为目前国内应用最为广泛的单片机之一，而现在的一个51单片机芯片价格也十分低廉，非常适合在电子密码锁中使用。本文将讨论一种基于AT89C51单片机的电子密码锁，可实现有效开锁并提示，错误输入并提示，多次输入错误报警，修改密码的功能，密码可以设定18位，具有十分灵活可靠的特性。可广泛应用与家庭大门，学校大门，房门，车库门等场所。
1.2电子密码锁的发展趋势
锁的出现已经有上千年的历史，然而传统的锁是机械式的，必须使用实体的钥匙进行开门，而钥匙为了方便携带会做的很小，虽然这样好带了，但是也更容易丢了。而且会经常出现忘记带钥匙的事，总是不够方便，于是人们很早就开始想要使用密码来代替实体的钥匙，然而要想储存大量密码必须使用计算机技术，而计算机刚出来的时候体积还十分巨大，使得密码锁根本无法进入人们生活。
从上个世纪七，八十年代起，电子锁专用集成电路的出现，在成功的缩小了电子芯片的体积的同时，也使电子密码锁的体积得到极大的缩小，使得电子密码锁的样子变得好看不少，但成本也相对于普通机械锁高许多，所以只能在很小范围内如一些高级场所使用。到了九十年代后，欧盟，美国，以及韩国，日本，中国台湾等地区先后发展出了更加先进的微电子控制技术，此时便出现了各种各样的电子密码锁产品，产品变得丰富的同时，市场大众对电子密码锁也有了更深的认识。先是出现了不少不带显示的机械数字键盘的保险箱，门锁等，随后就是各种具有显示的电子密码锁。
随着科技的发展，有更多电子密码锁功能开发出来，如“密码自动更改”功能，可以使密码按照一定规律 一定时间后自动更改，这样定期更换的密码只有主人知道，具有很高的安全性；再比如“键盘乱序”功能，每次输入时键盘键位上显示的字符并不相同，这样及时附近有人偷窥也没法得到真实密码；还有“多密码”设定，可以设定两组或更多密码，在特定时间按照特定顺序输入才有效。这些新技术能更好的提高电子密码锁的安全性。到了今天，随着智能家居领域的发展，将电子密码锁加入到整个智能家居系统中，在电子锁中再加入可视对讲，人们便能通过手机或其它设备的屏幕查看门口的人并可以随时为其开门，还能在出现意外情况下随时报警。未来随着科技的继续发展，以及人们对生活越来越高的追求，肯定会出现更高科技的密码锁，比如自动识别来人的人脸或来车的车牌进行开门等。总之，电子密码锁已经深入我们的日常生活，在生活工作中到处可见，极大的方便了我们的日常生活。
1.3基本原理
单片机的出现极大的方便了人们的生活，从单片机出现以来，出现了许许多多的单片机，其中经典的有：1、MCS51系列，由Intel公司生产2、61单片机3、AVR单片机4、MSP?430超低功耗单片机，德州仪器(TI)公司生产5、PIC单片机，MicroChip公司生产6、飞思卡尔的单片机7、英飞凌的单片机。??
这其中的51系列单片机堪称经典中的经典，8051/31类单片机最早由Intel公司推出。51系列单片机开发的初期阶段，由于Intel公司将重点放在了186,386,奔腾等与PC类兼容的高档芯片开发上，于是Intel公司将MCS51系列单片机中的8051内核使用权以专利互换的形式出让给世界许多著名IC制造厂商，如?Philips、NEC、Atmel、AMD、Dallas、siemens、Fujutsu、OKI、华邦、LG等。?
这些公司在保持与8051单片机兼容基础改善了8051的许多特点。扩展了针对满足不同测控对象要求的外围电路，如满足模拟量输入的A/D、满足伺服驱动的PWM、满足高速输入/输出控制的HSL/HSO、满足串行扩展总线I2C、保证程序可靠运行的的WDT、引入使用方便且价廉的Flash?ROM等。提高了速度,降低了时钟频率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格。?
目 录
第一章 绪论 1
1.1 简介 1
1.2 电子密码锁的发展趋势 1
1.3 基本原理 2
第二章 系统总体设计 4
2.1 设计分析 4
2.2 系统结构框图 4
第三章 系统硬件设计 6
3.1 单片机AT89C51 6
3.2 掉电存储模块 9
3.3 八段共阳极数码管 11
3.4 4*4矩阵键盘 13
3.5 声光报警电路 15
3.6 开锁电路 16
3.7 最小系统 16
3.8 硬件综合设计 18
第四章 系统软件设计 20
4.1 KEIL软件介绍 20
4.2 程序设计 20
第五章 仿真与调试 26
5.1 Proteus仿真软件 26
5.2 Proteus与Keil的联调 26
5.3 Protues与Keil的联调仿真 27
结束语 28
致谢 29
参考文献 30
附录 31
第一章 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
1.1简介
锁在中国已经有几千年的历史了，而随着西方文艺复兴后提出私有财产圣神而不可侵犯开始，私有财产的重要性越来越被人们重视。锁这种保护私有财产和安全的东西就与生活越发不可分开。随着如今人们的生活水平的逐渐提高，安全问题已经无法被忽视，能有一种方便，可靠，安全的锁将极大的方便人们的日常生活。而随着科技的发展，尤其是电子技术的发展，芯片的体积缩小使各种电子锁得以面市，这其中就有密码锁，指纹锁，甚至有声纹锁，虹膜锁等，这些锁所具有的安全性越来越高，也具有更高的方便性，免除丢失钥匙的烦恼，当然，价格也很高。在这诸多电子锁中，电子密码锁是一种既可以满足上诉要求的锁，在价格方面也不高，很有发展的前景。通过记忆一组密码，即可满足开锁需要，不仅可以免除丢失，忘带钥匙的烦恼，而且众多的密码可能性也保证了锁的安全性，当需要满足更多人开锁需要时，也不用单独再去配一把钥匙，只需要告知其密码即可，而当密码泄露时也可随意更改密码，而传统的锁则必须更换整个锁具，所以电子密码锁会大大方便人们的生活。而通过加入声光报警，多次输入错误锁定，开门提示等还能使电子密码锁具备许多传统锁不具备的功能。
近些年来单片机的发展十分迅速，几乎应用到生产生活的各个领域。其中的51系列单片机由于其高可靠性，简单易操作并且有着不错的可扩展性，成为目前国内应用最为广泛的单片机之一，而现在的一个51单片机芯片价格也十分低廉，非常适合在电子密码锁中使用。本文将讨论一种基于AT89C51单片机的电子密码锁，可实现有效开锁并提示，错误输入并提示，多次输入错误报警，修改密码的功能，密码可以设定18位，具有十分灵活可靠的特性。可广泛应用与家庭大门，学校大门，房门，车库门等场所。
1.2电子密码锁的发展趋势
锁的出现已经有上千年的历史，然而传统的锁是机械式的，必须使用实体的钥匙进行开门，而钥匙为了方便携带会做的很小，虽然这样好带了，但是也更容易丢了。而且会经常出现忘记带钥匙的事，总是不够方便，于是人们很早就开始想要使用密码来代替实体的钥匙，然而要想储存大量密码必须使用计算机技术，而计算机刚出来的时候体积还十分巨大，使得密码锁根本无法进入人们生活。
从上个世纪七，八十年代起，电子锁专用集成电路的出现，在成功的缩小了电子芯片的体积的同时，也使电子密码锁的体积得到极大的缩小，使得电子密码锁的样子变得好看不少，但成本也相对于普通机械锁高许多，所以只能在很小范围内如一些高级场所使用。到了九十年代后，欧盟，美国，以及韩国，日本，中国台湾等地区先后发展出了更加先进的微电子控制技术，此时便出现了各种各样的电子密码锁产品，产品变得丰富的同时，市场大众对电子密码锁也有了更深的认识。先是出现了不少不带显示的机械数字键盘的保险箱，门锁等，随后就是各种具有显示的电子密码锁。
随着科技的发展，有更多电子密码锁功能开发出来，如“密码自动更改”功能，可以使密码按照一定规律 一定时间后自动更改，这样定期更换的密码只有主人知道，具有很高的安全性；再比如“键盘乱序”功能，每次输入时键盘键位上显示的字符并不相同，这样及时附近有人偷窥也没法得到真实密码；还有“多密码”设定，可以设定两组或更多密码，在特定时间按照特定顺序输入才有效。这些新技术能更好的提高电子密码锁的安全性。到了今天，随着智能家居领域的发展，将电子密码锁加入到整个智能家居系统中，在电子锁中再加入可视对讲，人们便能通过手机或其它设备的屏幕查看门口的人并可以随时为其开门，还能在出现意外情况下随时报警。未来随着科技的继续发展，以及人们对生活越来越高的追求，肯定会出现更高科技的密码锁，比如自动识别来人的人脸或来车的车牌进行开门等。总之，电子密码锁已经深入我们的日常生活，在生活工作中到处可见，极大的方便了我们的日常生活。
1.3基本原理
单片机的出现极大的方便了人们的生活，从单片机出现以来，出现了许许多多的单片机，其中经典的有：1、MCS51系列，由Intel公司生产2、61单片机3、AVR单片机4、MSP?430超低功耗单片机，德州仪器(TI)公司生产5、PIC单片机，MicroChip公司生产6、飞思卡尔的单片机7、英飞凌的单片机。??
这其中的51系列单片机堪称经典中的经典，8051/31类单片机最早由Intel公司推出。51系列单片机开发的初期阶段，由于Intel公司将重点放在了186,386,奔腾等与PC类兼容的高档芯片开发上，于是Intel公司将MCS51系列单片机中的8051内核使用权以专利互换的形式出让给世界许多著名IC制造厂商，如?Philips、NEC、Atmel、AMD、Dallas、siemens、Fujutsu、OKI、华邦、LG等。?
这些公司在保持与8051单片机兼容基础改善了8051的许多特点。扩展了针对满足不同测控对象要求的外围电路，如满足模拟量输入的A/D、满足伺服驱动的PWM、满足高速输入/输出控制的HSL/HSO、满足串行扩展总线I2C、保证程序可靠运行的的WDT、引入使用方便且价廉的Flash?ROM等。提高了速度,降低了时钟频率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格。?
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