基于AT89C51单片机的电子密码锁的设计
基于AT89C51单片机的电子密码锁的设计[20200128193221]
【内容摘要】：
本设计以单片机AT89C51作为密码锁监控装置的检测和控制核心，分为主机控制和从机执行机构（本设重点介绍主机设计），实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。根据51单片机之间的串行通信原理，这便于对密码信息的随机加密和保护。而且采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势。采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测试结果表明，本系统各项功能已达到本设计的所有要求。
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关键字:单片机；密码锁；安全
1.1 引言 1
1.2 电子密码锁的背景 1
1.3 电子锁设计的意义的本设计特点 2
第2章 系统设计 3
2.1系统总设计结构图 3
2.2．开锁机构设计 3
2.2.1主控芯片AT89C51单片机的简介 3
第3章 系统硬件设计 6
3.1键盘设计 6
3.2系统电路设计： 8
3.2.1 晶振时钟电路 8
3.2.2复位电路设计 8
3.2.3串口引脚功能介绍 8
3.2.4 其它引脚 9
3.3电路图的绘制 9
第4章 软件设计 12
4.1 系统软件设计整体思路 12
4.2系统软件设计流程图 13
第5章 程序调试 14
5.1 程序调试用到的软件及工具 14
5.2 调试过程 14
第6章 设计总结与展望 16
致谢 17
参考文献 18
附录 19
第1章 绪论
1.1 引言
现在生活水平的提高，家庭防盗的问题变的尤其的突出，一般的机械锁简单构造，经常被盗，电子锁性能好，不容易被盗，更安全，得到了大家的好评。锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空间范围或某种器具的,必须以钥匙或暗码打开的扣件。锁具发展到现在已有若干年的历史了，人们对它的结构、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打开的方法和工具也层出不穷。现代人类文明社会里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自已的行为，“非礼不为”，虽无钥匙亦不会乱闯。然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。
为什么会出现这种情况呢？因为传统锁具都存在致命的弱点：
第一、 锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；
第二、 锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。
目前，市场上很多国内外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。在惯偷面前，两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开，有的惯偷甚至公开扬言：“没有我打不开的锁。”其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简单。面对这一残酷的现状，新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求。
1.2 电子密码锁的背景
随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。
1.3 电子锁设计的意义的本设计特点
单片机，相当于单片微电脑，有电脑的装备。 它的产生加快了世界前进的步伐，但是它毕竟体积大。改变了我们生活，覆盖了我们身边的每个领域，从小方面到大方面，例如汽车的导航仪，电子狗，还有网络通讯与数据传输等，这些都离不开单片机。虽然以前没有单片机时，这些东西也可以做，但是比较复杂，还浪费时间，而且成本高，体积大，长期使用，精确度下降达不到人们想要的结果。有了单片机之后，体积小了，成本低了，精确度也提高了，还容易改善。
电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。大大提高了主人物资的安全性，安全可以代替老式机械锁。从经济实用方便的角度出发，采用AT89C51单机，研制了一款具有防盗自动报警功能的电子密码锁。该密码锁设计简单，成本低，具有实用价值。
（1）密码正确开锁，不正确就开不了。
（2）自己设定密码。
（3）自动报警功能。
（4）两种情况下可报警：一是密码输入错误3次，则报警；二是非正常开门，如破门而入的情况，报警，保证了系统的安全性。
第2章 系统设计
2.1系统总设计结构图
图2-1系统总设计结构图
本设计由主控芯片51单片机，单片机时钟电路，键盘，和开锁电路组成。单片负责控制整个系统的执行过程。
2.2．开锁机构设计
单片机给电磁阀一个命令，使它吸合，从而将锁打开。本设计通过P3.0接一个3极管驱动继电器打开电磁阀线圈实现开关门。
当用户正确的输入密码而且时间和次数在规定之内，单片机便得到开门信号并将它输出，电磁阀得到信号并将门打开。
2.2.1主控芯片AT89C51单片机的简介
AT89C51是一种可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机可反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。
主要特性：
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：一个8位漏级双向开路I/O口，可吸收门电流。当P0口的管脚第一次写1时，则高阻输入。
P1口：一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，缓冲器能接收门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流。
P2口：一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，缓冲器可接收输出门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
【内容摘要】：
本设计以单片机AT89C51作为密码锁监控装置的检测和控制核心，分为主机控制和从机执行机构（本设重点介绍主机设计），实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。根据51单片机之间的串行通信原理，这便于对密码信息的随机加密和保护。而且采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势。采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测试结果表明，本系统各项功能已达到本设计的所有要求。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机；密码锁；安全
1.1 引言 1
1.2 电子密码锁的背景 1
1.3 电子锁设计的意义的本设计特点 2
第2章 系统设计 3
2.1系统总设计结构图 3
2.2．开锁机构设计 3
2.2.1主控芯片AT89C51单片机的简介 3
第3章 系统硬件设计 6
3.1键盘设计 6
3.2系统电路设计： 8
3.2.1 晶振时钟电路 8
3.2.2复位电路设计 8
3.2.3串口引脚功能介绍 8
3.2.4 其它引脚 9
3.3电路图的绘制 9
第4章 软件设计 12
4.1 系统软件设计整体思路 12
4.2系统软件设计流程图 13
第5章 程序调试 14
5.1 程序调试用到的软件及工具 14
5.2 调试过程 14
第6章 设计总结与展望 16
致谢 17
参考文献 18
附录 19
第1章 绪论
1.1 引言
现在生活水平的提高，家庭防盗的问题变的尤其的突出，一般的机械锁简单构造，经常被盗，电子锁性能好，不容易被盗，更安全，得到了大家的好评。锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空间范围或某种器具的,必须以钥匙
为什么会出现这种情况呢？因为传统锁具都存在致命的弱点：
第一、 锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；
第二、 锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。
目前，市场上很多国内外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。在惯偷面前，两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开，有的惯偷甚至公开扬言：“没有我打不开的锁。”其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简单。面对这一残酷的现状，新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求。
1.2 电子密码锁的背景
随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。
1.3 电子锁设计的意义的本设计特点
单片机，相当于单片微电脑，有电脑的装备。 它的产生加快了世界前进的步伐，但是它毕竟体积大。改变了我们生活，覆盖了我们身边的每个领域，从小方面到大方面，例如汽车的导航仪，电子狗，还有网络通讯与数据传输等，这些都离不开单片机。虽然以前没有单片机时，这些东西也可以做，但是比较复杂，还浪费时间，而且成本高，体积大，长期使用，精确度下降达不到人们想要的结果。有了单片机之后，体积小了，成本低了，精确度也提高了，还容易改善。
电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。大大提高了主人物资的安全性，安全可以代替老式机械锁。从经济实用方便的角度出发，采用AT89C51单机，研制了一款具有防盗自动报警功能的电子密码锁。该密码锁设计简单，成本低，具有实用价值。
（1）密码正确开锁，不正确就开不了。
（2）自己设定密码。
（3）自动报警功能。
（4）两种情况下可报警：一是密码输入错误3次，则报警；二是非正常开门，如破门而入的情况，报警，保证了系统的安全性。
第2章 系统设计
2.1系统总设计结构图
图2-1系统总设计结构图
本设计由主控芯片51单片机，单片机时钟电路，键盘，和开锁电路组成。单片负责控制整个系统的执行过程。
2.2．开锁机构设计
单片机给电磁阀一个命令，使它吸合，从而将锁打开。本设计通过P3.0接一个3极管驱动继电器打开电磁阀线圈实现开关门。
当用户正确的输入密码而且时间和次数在规定之内，单片机便得到开门信号并将它输出，电磁阀得到信号并将门打开。
2.2.1主控芯片AT89C51单片机的简介
AT89C51是一种可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机可反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。
主要特性：
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：一个8位漏级双向开路I/O口，可吸收门电流。当P0口的管脚第一次写1时，则高阻输入。
P1口：一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，缓冲器能接收门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流。
P2口：一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，缓冲器可接收输出门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
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