基于AT89C51单片机的密码锁设计
基于AT89C51单片机的密码锁设计[20200128191329]
【摘要】
本课题采用采用单片机AT89C51作为主控芯片与数据存储器单元，结合外围的矩阵键盘输入、LCD液晶显示、报警、开锁等，用C语言编写的主控芯片控制程序与EEPROM AT24C02读写程序相结合，并用Keil软件进行编译，设计了一款可以多次更改密码，具有报警功能的电子密码控制系统。
这种密码锁的电路设计具有防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、密码长度可变、密码可修改等多种功能。该密码锁可在生活、生产等多种场合广泛使用，具有保密性强、灵活性高等特点。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】密码锁；单片机；LCD显示
一、引言 5
（一） 电子密码锁简介 5
（二） 电子密码锁的发展趋势 5
（三）本设计所要实现的目标 6
（四）设计方案简介 6
二、 主要元器件 6
（一）主控芯片AT89C51 6
（二） 存储芯片AT24C02 8
（三）LCD1602显示器 9
三、硬件电路设计 10
（一）设计原理 10
（二）电源输入电路 10
（三） 键盘输入电路 11
（四）密码存储电路 11
（五）复位电路 12
（六）晶振电路 12
（七）显示电路 13
（八）报警电路 13
（九）开锁电路 14
四、电路程序设计 14
（一）主程序流程图 14
(二) 按键电路设计 15
（三）密码设置电路设计 17
(四)开锁电路设计 18
五、 仿真调试 18
（一）系统联调 18
（二） Proteus仿真 19
六、结束语 20
致谢 21
参考文献 22
附录1：源程序 23
附录2：原理图 29
附录3：PCB图 30
一、引言
（一） 电子密码锁简介
电子密码锁这是一种通过密码的输入从而控制电路或芯片的工作，来控制机械开关的闭合，从而完成开锁和闭锁任务的电子产品。电子密码锁的种类有很多，如简单的电路产品、基于芯片性价比较高的产品。现在用的比较广的电子密码锁它以芯片为核心，以编程来实现。它的性能、安全性已超过了机械锁。其特点如下：
1. 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁的成功率基本为零。
2. 密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。
3.误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。
4. 无活动零件，不会磨损，寿命长。
5. 使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。
6. 电子密码锁操作简单易行，一学即会。
（二） 电子密码锁的发展趋势
日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，这钥匙很容易丢失；保险箱主要用的是机械密码锁，它的结构比较复杂，制造的精度要求也很高所以成本也比较高，但容易出故障，人们经常要带多把钥匙，使用极不方便，而且钥匙丢失之后安全性没有保证了。对于这种锁具给我们带来的不便，为满足我们对于锁的使用要求，增加它的安全性，用密码来取代钥匙的密码锁应运而生。因为电子器件限制，以前我们开发的密码锁种类不是很多，保密性也比较差，最基本的就是用最简单的模拟电子开关从而来实现的，制作很简单但不安全，之后多是基于EDA来实现的。它的电路结构比较复杂，电子元件很多，也有用之前的20引角的2051系列单片机来实现，不过密码比较简单，易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用起来更加的方便，安全保密性更加强大。从之前的单密码输入发展到现在的密码加感应元器件，它实现了真真的电子加密了，我们用密码和电子钥匙中的任何一样是打不开锁的。随着电子元器件的发展和我们对于保密性要求的不断提高，从而出现了越来越多的电子密码锁。出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。因为字符、数字、图形图像、时间等要素和人体生物特征都可以成为钥匙的电子信息。我们组合着使用这些信息，它能够使电子防盗锁获取更高的保密性能。例如防范森严的金库需要用复合信息密码的电子防盗锁；组合着使用信息还能使电子防盗锁获得很大的扩展可能，如使产品的多样化，对我们而言是“千挑百选、自得其所”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。
（三）本设计所要实现的目标
本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可以有用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。
（四）设计方案简介
采用以单片机为核心的控制方案。
由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些的还有一些最基本的比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计选用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接AT24C02芯片用于密码的存储，外接LCD1602显示器用于显示作用。当我们要开锁时，先按键盘开锁键，然后按键盘的数字键0－9来输入密码。当密码输完之后按下确认键。当密码输入正确时则开锁，不正确时重新输入密码，当三次密码都错误时则发出报警信号；用户要修改密码时，首先按下键盘中的设置键然后输入原来的密码，只有输入原密码正确之后才能设置新密码。新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储，密码修改成功。
二、主要元器件
（一）主控芯片AT89C51
单片机的全名叫做微型单片处理机,简称单片机，主要用于自动化控制。最早的单片机是Intel公司的 8048，它出现在1976年。Motorola同时推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列，这些早期的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4 个8位并口、1个全双工串行口、两个16位定 时 器。之后在80年代初，Intel又进一步完善了8048，在它的基础上研制成功了8951，这在单片机的历史上是值得纪念的一页，迄今为止，51系列的单片机仍然是最为成功的单片机芯片，在各种产品中有着非常广泛的应用。
单片机AT89C51功能介绍
AT89C51是带有4K字节闪烁的可编程、可擦除的只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，简称单片机。它采用的是ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造。它与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。因为将多功能的8位CPU和闪烁存储器组合在一个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为许多嵌入式控制系统提供了一种灵活性很高而且价格便宜的方案，AT89C51芯片引脚图如图1所示。
图1 AT89c51芯片
【摘要】
本课题采用采用单片机AT89C51作为主控芯片与数据存储器单元，结合外围的矩阵键盘输入、LCD液晶显示、报警、开锁等，用C语言编写的主控芯片控制程序与EEPROM AT24C02读写程序相结合，并用Keil软件进行编译，设计了一款可以多次更改密码，具有报警功能的电子密码控制系统。
这种密码锁的电路设计具有防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、密码长度可变、密码可修改等多种功能。该密码锁可在生活、生产等多种场合广泛使用，具有保密性强、灵活性高等特点。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】密码锁；单片机；LCD显示
一、引言 5
（一） 电子密码锁简介 5
（二） 电子密码锁的发展趋势 5
（三）本设计所要实现的目标 6
（四）设计方案简介 6
二、 主要元器件 6
（一）主控芯片AT89C51 6
（二） 存储芯片AT24C02 8
（三）LCD1602显示器 9
三、硬件电路设计 10
（一）设计原理 10
（二）电源输入电路 10
（三） 键盘输入电路 11
（四）密码存储电路 11
（五）复位电路 12
（六）晶振电路 12
（七）显示电路 13
（八）报警电路 13
（九）开锁电路 14
四、电路程序设计 14
（一）主程序流程图 14
(二) 按键电路设计 15
（三）密码设置电路设计 17
(四)开锁电路设计 18
五、 仿真调试 18
（一）系统联调 18
（二） Proteus仿真 19
六、结束语 20
致谢 21
参考文献 22
附录1：源程序 23
附录2：原理图 29
附录3：PCB图 30
一、引言
（一） 电子密码锁简介
电子密码锁这是一种通过密码的输入从而控制电路或芯片的工作，来控制机械开关的闭合，从而完成开锁和闭锁任务的电子产品。电子密码锁的种类有很多，如简单的电路产品、基于芯片性价比较高的产品。现在用的比较广的电子密码锁它以芯片为核心，以编程来实现。它的性能、安全性已超过了机械锁。其特点如下：
1. 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁的成功率基本为零。
2. 密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。
3.误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。
4. 无活动零件，不会磨损，寿命长。
5. 使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。
6. 电子密码锁操作简单易行，一学即会。
（二） 电子密码锁的发展趋势
日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，这钥匙很容易丢失；保险箱主要用的是机械密码锁，它的结构比较复杂，制造的精度要求也很高所以成本也比较高，但容易出故障，人们经常要带多把钥匙，使用极不方便，而且钥匙丢失之后安全性没有保证了。对于这种锁具给我们带来的不便，为满足我们对于锁的使用要求，增加它的安全性，用密码来取代钥匙的密码锁应运而生。因为电子器件限制，以前我们开发的密码锁种类不是很多，保密性也比较差，最基本的就是用最简单的模拟电子开关从而来实现的，制作很简单但不安全，之后多是基于EDA来实现的。它的电路结构比较复杂，电子元件很多，也有用之前的20引角的2051系列单片机来实现，不过密码比较简单，易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用起来更加的方便，安全保密性更加强大。从之前的单密码输入发展到现在的密码加感应元器件，它实现了真真的电子加密了，我们用密码和电子钥匙中的任何一样是打不开锁的。随着电子元器件的发展和我们对于保密性要求的不断提高，从而出现了越来越多的电子密码锁。出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。因为字符、数字、图形图像、时间等要素和人体生物特征都可以成为钥匙的电子信息。我们组合着使用这些信息，它能够使电子防盗锁获取更高的保密性能。例如防范森严的金库需要用复合信息密码的电子防盗锁；组合着使用信息还能使电子防盗锁获得很大的扩展可能，如使产品的多样化，对我们而言是“千挑百选、自得其所”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。
（三）本设计所要实现的目标
本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可以有用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。
（四）设计方案简介
采用以单片机为核心的控制方案。
由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些的还有一些最基本的比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计选用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接AT24C02芯片用于密码的存储，外接LCD1602显示器用于显示作用。当我们要开锁时，先按键盘开锁键，然后按键盘的数字键0－9来输入密码。当密码输完之后按下确认键。当密码输入正确时则开锁，不正确时重新输入密码，当三次密码都错误时则发出报警信号；用户要修改密码时，首先按下键盘中的设置键然后输入原来的密码，只有输入原密码正确之后才能设置新密码。新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储，密码修改成功。
二、主要元器件
（一）主控芯片AT89C51
单片机的全名叫做微型单片处理机,简称单片机，主要用于自动化控制。最早的单片机是Intel公司的 8048，它出现在1976年。Motorola同时推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列，这些早期的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4 个8位并口、1个全双工串行口、两个16位定 时 器。之后在80年代初，Intel又进一步完善了8048，在它的基础上研制成功了8951，这在单片机的历史上是值得纪念的一页，迄今为止，51系列的单片机仍然是最为成功的单片机芯片，在各种产品中有着非常广泛的应用。
单片机AT89C51功能介绍
AT89C51是带有4K字节闪烁的可编程、可擦除的只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，简称单片机。它采用的是ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造。它与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。因为将多功能的8位CPU和闪烁存储器组合在一个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为许多嵌入式控制系统提供了一种灵活性很高而且价格便宜的方案，AT89C51芯片引脚图如图1所示。
图1 AT89c51芯片
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4365.html
