电子密码锁的设计
电子密码锁的设计[20200410140629]
摘 要
距今公元前3000多年前，在中国已有木质锁出现。到了19世纪，相对于锁的钥匙的编号已经超过两千种。而到了上世纪70年代后，各种运用微电子技术的锁出现在人们的视野中。随着社会的快速发展和人们对人的自身安危和生命财产的重视，更加高级的锁具也相继出现。电子密码锁由于其保密性和灵活性已被广大用户所青睐，它通过预先烧好的程序判断芯片状态从而控制电路，以此完成开锁，闭锁的任务，安全系数高。
AT89S52单片机是这个设计的主控芯片，加之键盘输入，LCD显示，采用模块化设计思想，方便各部分小型系统的分析设计和功能扩展。本次设计的电子密码锁连续三次密码错误后系统就会进行报警，输入正确的密码后能进行修改。通过Proteus和Keil联调仿真后能成功运行，实物焊接测试后电子密码锁正常工作。
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关键字:AT89S52键盘LCD报警
目录
1. 绪论 1
1.1电子密码锁国内外发展现状 1
1.2 研究电子密码锁的意义 1
1.3方案选择 2
1.3.1系统设计框图 2
1.3.2 两种方案对比 2
2. 系统硬件设计 4
2.1最小系统设计 4
2.1.1 单片机介绍 4
2.1.2复位电路设计 5
2.1.3晶振电路设计 8
2.1.4电源电路设计 8
2.2 LCD显示电路设计 8
2.2.1LCD1602简介 8
2.2.2显示电路设计 9
2.3键盘电路设计 10
2.4报警电路设计 10
3. 系统软件设计 12
3.1主程序设计 12
3.1.1流程图 12
3.1.2源程序 12
3.2 键盘监控程序流程设计 12
3.2.1流程图 14
3.2.2源程序 14
3.3 开锁程序设计 14
3.3.1流程图 16
3.3.2源程序 16
3.4 密码修改程序设计 16
3.4.1流程图 20
3.4.2源程序 20
4. 调试过程及结果 20
4.1Keil软件 26
4.1.1 Keil简介 26
4.1.2 keil调试 26
4.2 proteus软件 26
4.3 仿真调试 26
4.4程序烧录 28
4.5实物调试 28
4.6遇到的问题及解决办法 32
参考文献 33
附录1电路原理图 34
附录2源程序 35
1. 绪论
1.1电子密码锁国内外发展现状
上世纪八十年代，第一把电子密码锁产生于日本。日本经济的复苏，加之电子行业的迅速发展，用门电路设计的相对简单的密码锁就这样出现了①。然而破解这些电路轻而易举，安全性就显得差了。上世纪九年代以后，欧洲、北美洲一些国家微电子技术首先发展起来，并且提供了技术基础，这个阶段对于电子密码锁的发展推动显得尤为重要。
我国对密码锁领域的探索是从上世纪九十年代初开始的②。由于我国科学技术起步较晚，所以我国与欧美发达等发达国家设计的密码锁仍有很大的差距，这是一个需要我们正视的问题。
纵观世界，现在的电子密码锁，水平已经相当高了，技术可以说很成熟了。
1.2 研究电子密码锁的意义
社会经济日益发展，人民生活越来越好，防盗也就自然而然的成了人们其中关心的一个问题了。从高楼大厦到乡间小屋，防盗窗随处可见，但已经不能给人们带来太多的安全感，报警器材对于社会来说日益迫切。但市场上一些报警器价格飞涨，一般人难以接受。所以生产一种价格低廉，性能灵敏可靠的防盗报警器必将在安全和保证财产安全方面发挥重要的作用。
下面是一些大众视野里运用到单片机的例子。在学习中，我们做实验用到的示波器、传感器用到了单片机；在工业中，智能工作流水线、某些报警器用到了单片机；在日常生活中，智能冰箱、电饭煲等等单片机都发挥了极大的作用③。试想，如果没有单片机被运用在其中，这些产品做出来后不会符合人们所需要的情况，因为它们做出来后体积很大，成本就自热而然的水涨船高了。
本次设计采用AT89S52单片机为主控芯片，外围电路与之结合，从而组成电子密码控制系统④。如果用户想要打开密码锁，就必须通过输入键盘的正确密码。当密码未满六位数而期间有误输的可以按撤消键退格。密码一共有三次输入机会，第一次和第二次会有提示错误，如果第三次再次输入错误，这个电子密码器将会发出蜂鸣声报警。本系统可以修改密码，但必须在正确输入密码之后，修改的密码须经过二次确认。概括的来说，本次设计的电子密码锁有以下特点：
1、保密性能好，由AT89S52单片机控制，编程量多，随机开锁成功率极低。
2、实用性能好，采用4*4矩阵式键盘输入密码，操作简单，一学就会。
3、可变性能好，误输有保护，输入正确密码后可更改密码，避免人员更替从而使保密度下降。
4、报警性能好，三次密码输入错误蜂鸣器报警，以提醒值班人员⑤。
1.3方案选择
1.3.1系统设计框图
本次设计的电子密码锁有6个部分组成，下面就各个部分情况作简单介绍：
晶振部分：采用便于计时的串口波特率为整数倍的11.0529M的晶振片。
复位部分：采用10uF的电容，产生短时间的复位电平。
蜂鸣器部分：采用5V有源蜂鸣器，只要有直流电就可以发声。
单片机部分：采用AT89S52型号，具有ISP在线编程功能，便于烧写程序。
显示器部分：采用LCD1602，能够同时显示32个字符。
键盘部分：采用4×4矩阵键盘，节省I/O口资源。
密码锁结构排布如图1所示：
图1 密码锁结构排布图
1.3.2 两种方案对比
方案一：选择ATMEL公司生产的AT89C51单片机，采用独立式键盘，LED数码管作为显示器，语音报警。
方案二：选择ATMEL公司生产的AT89S52单片机，采用矩阵式（亦称行列式）键盘，LCD液晶显示器，蜂鸣器报警。
方案对比：AT89S52单片机除了有AT89C51单片机的全部功能外，其内部ROM比AT89C51大的很多，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。键盘方面，如果采用的是独立式键盘，那么每个按键都要接上拉电阻，实物焊接的时候非常不方便，会占用大量的I/O口资源；如果采用矩阵式键盘的话,虽然编程比较麻烦，但是节约了大量I/O口资源，它是通过扫描法来判断键值。显示器这块，LED数码管编程简单且接口通俗易懂，但是占用接口太多，可能还会用到驱动数码管，过于麻烦，采用LCD液晶显示器的话，显示的位数多，屏幕也可以做的美观，价格也可以承受。报警的话，蜂鸣器报警比语音报警编程简单，平时做实验也用的多，更易着手。基于以上因素，故选择方案二。
2. 系统硬件设计
2.1最小系统设计
单片机最小系统顾名思义就是用最少原件组成的单片机可以工作的系统，也被称为最小应用系统⑥。本次设计的系统的最小系统是由晶振电路、复位电路和AT89S52单片机所构成。每个工作系统都应该有复位电路，当系统出现故障或受到干扰就可以按下复位键重启电路。我们常见到的晶振器是6MHz和12MHz，一般情况下采用的是更高频率12 MHz的晶振器。最小系统电路图如图2所示。
图2 最小系统图
2.1.1 单片机介绍
本设计使用的是AT89S52型号单片机，AT89S52是美国Atmel 公司技术制造的一种高性能、低功耗CMOS 8位微控制器，它是一种高密度的非易失性存储器 ，有8 位CPU ，最重要的是具有在线系统编程ISP，方便烧录⑦。在许多嵌入式控制应用系统中，AT89S52型号单片机也得到了较为广泛的应用。图3是AT89S52单片机引脚图。
摘 要
距今公元前3000多年前，在中国已有木质锁出现。到了19世纪，相对于锁的钥匙的编号已经超过两千种。而到了上世纪70年代后，各种运用微电子技术的锁出现在人们的视野中。随着社会的快速发展和人们对人的自身安危和生命财产的重视，更加高级的锁具也相继出现。电子密码锁由于其保密性和灵活性已被广大用户所青睐，它通过预先烧好的程序判断芯片状态从而控制电路，以此完成开锁，闭锁的任务，安全系数高。
AT89S52单片机是这个设计的主控芯片，加之键盘输入，LCD显示，采用模块化设计思想，方便各部分小型系统的分析设计和功能扩展。本次设计的电子密码锁连续三次密码错误后系统就会进行报警，输入正确的密码后能进行修改。通过Proteus和Keil联调仿真后能成功运行，实物焊接测试后电子密码锁正常工作。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:AT89S52键盘LCD报警
目录
1. 绪论 1
1.1电子密码锁国内外发展现状 1
1.2 研究电子密码锁的意义 1
1.3方案选择 2
1.3.1系统设计框图 2
1.3.2 两种方案对比 2
2. 系统硬件设计 4
2.1最小系统设计 4
2.1.1 单片机介绍 4
2.1.2复位电路设计 5
2.1.3晶振电路设计 8
2.1.4电源电路设计 8
2.2 LCD显示电路设计 8
2.2.1LCD1602简介 8
2.2.2显示电路设计 9
2.3键盘电路设计 10
2.4报警电路设计 10
3. 系统软件设计 12
3.1主程序设计 12
3.1.1流程图 12
3.1.2源程序 12
3.2 键盘监控程序流程设计 12
3.2.1流程图 14
3.2.2源程序 14
3.3 开锁程序设计 14
3.3.1流程图 16
3.3.2源程序 16
3.4 密码修改程序设计 16
3.4.1流程图 20
3.4.2源程序 20
4. 调试过程及结果 20
4.1Keil软件 26
4.1.1 Keil简介 26
4.1.2 keil调试 26
4.2 proteus软件 26
4.3 仿真调试 26
4.4程序烧录 28
4.5实物调试 28
4.6遇到的问题及解决办法 32
参考文献 33
附录1电路原理图 34
附录2源程序 35
1. 绪论
1.1电子密码锁国内外发展现状
上世纪八十年代，第一把电子密码锁产生于日本。日本经济的复苏，加之电子行业的迅速发展，用门电路设计的相对简单的密码锁就这样出现了①。然而破解这些电路轻而易举，安全性就显得差了。上世纪九年代以后，欧洲、北美洲一些国家微电子技术首先发展起来，并且提供了技术基础，这个阶段对于电子密码锁的发展推动显得尤为重要。
我国对密码锁领域的探索是从上世纪九十年代初开始的②。由于我国科学技术起步较晚，所以我国与欧美发达等发达国家设计的密码锁仍有很大的差距，这是一个需要我们正视的问题。
纵观世界，现在的电子密码锁，水平已经相当高了，技术可以说很成熟了。
1.2 研究电子密码锁的意义
社会经济日益发展，人民生活越来越好，防盗也就自然而然的成了人们其中关心的一个问题了。从高楼大厦到乡间小屋，防盗窗随处可见，但已经不能给人们带来太多的安全感，报警器材对于社会来说日益迫切。但市场上一些报警器价格飞涨，一般人难以接受。所以生产一种价格低廉，性能灵敏可靠的防盗报警器必将在安全和保证财产安全方面发挥重要的作用。
下面是一些大众视野里运用到单片机的例子。在学习中，我们做实验用到的示波器、传感器用到了单片机；在工业中，智能工作流水线、某些报警器用到了单片机；在日常生活中，智能冰箱、电饭煲等等单片机都发挥了极大的作用③。试想，如果没有单片机被运用在其中，这些产品做出来后不会符合人们所需要的情况，因为它们做出来后体积很大，成本就自热而然的水涨船高了。
本次设计采用AT89S52单片机为主控芯片，外围电路与之结合，从而组成电子密码控制系统④。如果用户想要打开密码锁，就必须通过输入键盘的正确密码。当密码未满六位数而期间有误输的可以按撤消键退格。密码一共有三次输入机会，第一次和第二次会有提示错误，如果第三次再次输入错误，这个电子密码器将会发出蜂鸣声报警。本系统可以修改密码，但必须在正确输入密码之后，修改的密码须经过二次确认。概括的来说，本次设计的电子密码锁有以下特点：
1、保密性能好，由AT89S52单片机控制，编程量多，随机开锁成功率极低。
2、实用性能好，采用4*4矩阵式键盘输入密码，操作简单，一学就会。
3、可变性能好，误输有保护，输入正确密码后可更改密码，避免人员更替从而使保密度下降。
4、报警性能好，三次密码输入错误蜂鸣器报警，以提醒值班人员⑤。
1.3方案选择
1.3.1系统设计框图
本次设计的电子密码锁有6个部分组成，下面就各个部分情况作简单介绍：
晶振部分：采用便于计时的串口波特率为整数倍的11.0529M的晶振片。
复位部分：采用10uF的电容，产生短时间的复位电平。
蜂鸣器部分：采用5V有源蜂鸣器，只要有直流电就可以发声。
单片机部分：采用AT89S52型号，具有ISP在线编程功能，便于烧写程序。
显示器部分：采用LCD1602，能够同时显示32个字符。
键盘部分：采用4×4矩阵键盘，节省I/O口资源。
密码锁结构排布如图1所示：
图1 密码锁结构排布图
1.3.2 两种方案对比
方案一：选择ATMEL公司生产的AT89C51单片机，采用独立式键盘，LED数码管作为显示器，语音报警。
方案二：选择ATMEL公司生产的AT89S52单片机，采用矩阵式（亦称行列式）键盘，LCD液晶显示器，蜂鸣器报警。
方案对比：AT89S52单片机除了有AT89C51单片机的全部功能外，其内部ROM比AT89C51大的很多，具有8K 在系统可编程Flash 存储器
2. 系统硬件设计
2.1最小系统设计
单片机最小系统顾名思义就是用最少原件组成的单片机可以工作的系统，也被称为最小应用系统⑥。本次设计的系统的最小系统是由晶振电路、复位电路和AT89S52单片机所构成。每个工作系统都应该有复位电路，当系统出现故障或受到干扰就可以按下复位键重启电路。我们常见到的晶振器是6MHz和12MHz，一般情况下采用的是更高频率12 MHz的晶振器。最小系统电路图如图2所示。
图2 最小系统图
2.1.1 单片机介绍
本设计使用的是AT89S52型号单片机，AT89S52是美国Atmel 公司技术制造的一种高性能、低功耗CMOS
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