AT89C51单片机电子密码锁的设计
AT89C51单片机电子密码锁的设计[20200128193630]
摘要
在当今社会，安全防盗已成为社会问题，越来越多的人注重安全问题，若使用传统的机械式钥匙开门，人们常常需要携带多把钥匙，使用及其不方便，而且如果钥匙丢失的话，其安全性大大降低。人们对日常生活中对锁的使用要求越来越高。电子密码锁设计在很大程度上解决了这个问题。由于电子密码锁安全系高，使用方法简单，于是应用与多个领域。该电子密码锁体积小，易于开发、成本较低，安全性高，能将其存储的现场历史数据及时上报给上位机系统，方便管理人员及时分析和处理数据。
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关键字:】AT89C51远程控制电子密码锁
引言 1
一、系统方案论证 2
二、硬件设计 3
（一）AT89C51单片机 3
1. AT89C51单片机简介 3
2. 单片机复位电路 3
3. 时钟电路 3
（二）矩阵键盘 4
1.矩阵键盘设计： 4
（三）蜂鸣器报警电路 5
（四）显示电路 6
1. LED数码管介绍 6
2. 显示电路 6
（五）密码锁的电源电路设计 8
1、供电电路 8
2、电子电路的切换 8
3、蓄电池充电电路 9
4. 备用电源 9
三、系统的软件设计 10
（一）软件设计说明 10
（二）软件设计流程图 11
四、系统仿真软件设计 16
（一）Keil软件 16
（二）keil编译调试 16
（三）Proteus仿真 17
总结 19
谢词 20
参考文献 21
附录一：电子密码锁原理图 23
附录二：电子密码锁PCB封装图 24
附录三：电子密码锁汇编程序清单 25
引言
在如今高速发展的社会形势下，人们对财产生命安全越来越来高，居住环境的安全新以及人身财产的安全性，人们对自我财产的保护意识越来越强。早期大多数家庭使用的钥匙锁，使用极其不方便，但由于价格便宜，被使用到现在。但是随着现在技术的越来越成熟，钥匙锁已经成了安全的隐患。随着技术的越来越先进，电子密码锁这项技术也随着出现，电子密码锁相对于钥匙锁有着很多优势，电子密码锁相对于钥匙锁锁保密性高，使用灵活，安全系统高，因此被广泛运用。该电子密码锁拥有很多优点：面积小开发简便、费用低，可靠性高。随着电子密码锁的技术越来越成熟，其产品的品种越来越多，市面上出现了很多种类，功能日益强大，使用方法也越来越简单，安全性也相对在不断地提高，电子密码锁的使用率也在不断提高。
本系统由单片机系统、、LED显示、矩阵键盘、报警系统四个部分组成。该电路的在正常运转的情况下，可以实现很多功能，比如密码正确的情况下能完成开锁，在密码错误的情况下完成蜂鸣器报警，用户可以根据自己的要求修改密码。电路利用单片机的工作原理，加上矩阵键盘的输入密码的信息，当输入密码与设置的密码相同时，则系统电路自动开锁，如果密码与设置的密码相异，电路则自动锁住，并且在这种情况下，蜂鸣器自动发出声音报警。考虑到现在科学技术的发展，大功率电器同时使用的几率很大，为了防止断电这种情况的发生，电路系统拥有备用电源。
本设计的主要结构内容为：首先对论文设计的实验原理进行研究，对电子密码锁设计过程中所要涉及的问题进行详细的研究，并且要整理出大体的程序设计框图。论文的设计分为硬件和软件的设计，硬件模块包括：核心处理模块、电源管理模块，执行模块和通信模块等。编写电子密码锁的软件程序：控制程序，其中包括主程序、延时子程序、时间设置子程序、修改密码子程序、扫描键盘输入子程序、报警子程序；网络管理程序，其中包括开锁信息查询子程序、串行通信程序。最后完成整体电路的PCB设计。
一、系统方案论证
本设计采用以AT89C51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，以确保实验的准确信。
本设计的电源电路由两大部分组成：密码锁电源电路和备用电源，备用电源的作用是为了万一发生停电的情况，电子密码锁可以正常使用，避免造成不必要的麻烦，给永福带来麻烦。
图 1 电子密码锁电路框图
二、硬件设计
（一）AT89C51单片机
1. AT89C51单片机简介
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。AT89C51引脚图如图2所示。
2. 单片机复位电路
单片机工作之前进行复位工作，以确保之后实验的准确信，之后的实验不在需要进行复位工作，复位电路的工作原理：通过R1的电阻电路下拉接地保证RESET脚维持低电平的工作状态，完成复位电路的工作。如图3所示。
图3 单片机复位电路图
3. 时钟电路
单片机的时钟电路如图4所示。
图4 单片机时钟电路图
（二）矩阵键盘
1.矩阵键盘设计：
本矩阵键盘图用于用户输入密码，进行密码锁的开、关、锁住、修改密码等功能。矩阵键盘的设计图如图5所示。
图5 矩阵键盘的设计图
2.矩阵键盘的电路连接
图6 矩阵键盘的电路连接图
0-9的矩阵键盘数字键的作用是便于用户输入密码，其中6个数字功能键的功能在电路中分别表示为：CLR为密码清除键，用于修改用户输入密码时候发生的错误；EN为确认键，用于用户输入密码的之后的确认。S1键为任务管理键，其作用是当用户3次密码都输入错误的情况下，可以进入任务管理器进行修改，可以启动任务管理器打开门；S2键为密码修改键，当用户觉得密码的安全性不高的情况下，可以自行进行修改密码；S3键为了节省电源而设计的，在用户不用的情况下可以关闭显示器；S4用于密码输入错误或者正确的情况下发出信号使用。矩阵键盘的电路连接图如图6所示。
（三）蜂鸣器报警电路
蜂鸣器报警电路模块的作用是，当用户输入密码的时候，如果输入密码和原密码相同，按下开锁键，则系统数码管自动显示绿灯闪烁。相反，如果，输入的密码错误和原密码不一致，按下开锁键，则系统数码管自动显示红色，同时蜂鸣器发出报警声，并且自己锁住。如图7所示：
图7 蜂鸣器报警电路图
（四）显示电路
1. LED数码管介绍
LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。这是一个7段两位带小数点 10引脚的LED数码管每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点.
2. 显示电路
显示器的作用为了使得用户在输入密码的同时可以自己看见输入的东西，该电路显示采用串口显示，有按键输入的情况下，系统正常工作，如果在一定时间内系统检测到没有按键按下，则自动锁住，为了节省电源 显示电路的电路原理图如图8所示。
图8 显示电路图
数码管主要显示的几种情况：
1.数码管显示密码输入状态，如图9所示。
图 9 数码管显示密码输入状态图
2.数码管显示开锁状态，如图10所示。
图10 数码管显示开锁状态图
3.数码管显示密码错误状态，如图11所示。
图11 数码管显示密码错误状态图
4. 数码管显示密码锁3次输入不正确，被锁住的状态，如图12所示。
图12 数码管显示密码锁3次输入不正确，被锁住的状态
5.数码管显示密码锁3次输入正确，被通过的状态。数码管显示如图30所示
图13 数码管显示密码锁3次输入正确，被通过的状态
（五）密码锁的电源电路设计
电子密码锁电路电源的设计是为了电路在工作状态下万一发生断电情况下，电子密码锁能正常工作，不会为用户带来不必要的麻烦。电子密码锁电源电路模块主要包括了备用电源、供电电路、蓄电池充电电路、停电检测电路。各个模块之间相互作用，已保证电子密码锁的正常工作运转。
摘要
在当今社会，安全防盗已成为社会问题，越来越多的人注重安全问题，若使用传统的机械式钥匙开门，人们常常需要携带多把钥匙，使用及其不方便，而且如果钥匙丢失的话，其安全性大大降低。人们对日常生活中对锁的使用要求越来越高。电子密码锁设计在很大程度上解决了这个问题。由于电子密码锁安全系高，使用方法简单，于是应用与多个领域。该电子密码锁体积小，易于开发、成本较低，安全性高，能将其存储的现场历史数据及时上报给上位机系统，方便管理人员及时分析和处理数据。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89C51远程控制电子密码锁
引言 1
一、系统方案论证 2
二、硬件设计 3
（一）AT89C51单片机 3
1. AT89C51单片机简介 3
2. 单片机复位电路 3
3. 时钟电路 3
（二）矩阵键盘 4
1.矩阵键盘设计： 4
（三）蜂鸣器报警电路 5
（四）显示电路 6
1. LED数码管介绍 6
2. 显示电路 6
（五）密码锁的电源电路设计 8
1、供电电路 8
2、电子电路的切换 8
3、蓄电池充电电路 9
4. 备用电源 9
三、系统的软件设计 10
（一）软件设计说明 10
（二）软件设计流程图 11
四、系统仿真软件设计 16
（一）Keil软件 16
（二）keil编译调试 16
（三）Proteus仿真 17
总结 19
谢词 20
参考文献 21
附录一：电子密码锁原理图 23
附录二：电子密码锁PCB封装图 24
附录三：电子密码锁汇编程序清单 25
引言
在如今高速发展的社会形势下，人们对财产生命安全越来越来高，居住环境的安全新以及人身财产的安全性，人们对自我财产的保护意识越来越强。早期大多数家庭使用的钥匙锁，使用极其不方便，但由于价格便宜，被使用到现在。但是随着现在技术的越来越成熟，钥匙锁已经成了安全的隐患。随着技术的越来越先进，电子密码锁这项技术也随着出现，电子密码锁相对于钥匙锁有着很多优势，电子密码锁相对于钥匙锁锁保密性高，使用灵活，安全系统高，因此被广泛运用。该电子密码锁拥有很多优点：面积小开发简便、费用低，可靠性高。随着电子密码锁的技术越来越成熟，其产品的品种越来越多，市面上出现了很多种类，功能日益强大，使用方法也越来越简单，安全性也相对在不断地提高，电子密码锁的使用率也在不断提高。
本系统由单片机系统、、LED显示、矩阵键盘、报警系统四个部分组成。该电路的在正常运转的情况下，可以实现很多功能，比如密码正确的情况下能完成开锁，在密码错误的情况下完成蜂鸣器报警，用户可以根据自己的要求修改密码。电路利用单片机的工作原理，加上矩阵键盘的输入密码的信息，当输入密码与设置的密码相同时，则系统电路自动开锁，如果密码与设置的密码相异，电路则自动锁住，并且在这种情况下，蜂鸣器自动发出声音报警。考虑到现在科学技术的发展，大功率电器同时使用的几率很大，为了防止断电这种情况的发生，电路系统拥有备用电源。
本设计的主要结构内容为：首先对论文设计的实验原理进行研究，对电子密码锁设计过程中所要涉及的问题进行详细的研究，并且要整理出大体的程序设计框图。论文的设计分为硬件和软件的设计，硬件模块包括：核心处理模块、电源管理模块，执行模块和通信模块等。编写电子密码锁的软件程序：控制程序，其中包括主程序、延时子程序、时间设置子程序、修改密码子程序、扫描键盘输入子程序、报警子程序；网络管理程序，其中包括开锁信息查询子程序、串行通信程序。最后完成整体电路的PCB设计。
一、系统方案论证
本设计采用以AT89C51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，以确保实验的准确信。
本设计的电源电路由两大部分组成：密码锁电源电路和备用电源，备用电源的作用是为了万一发生停电的情况，电子密码锁可以正常使用，避免造成不必要的麻烦，给永福带来麻烦。
图 1 电子密码锁电路框图
二、硬件设计
（一）AT89C51单片机
1. AT89C51单片机简介
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。AT89C51引脚图如图2所示。
2. 单片机复位电路
单片机工作之前进行复位工作，以确保之后实验的准确信，之后的实验不在需要进行复位工作，复位电路的工作原理：通过R1的电阻电路下拉接地保证RESET脚维持低电平的工作状态，完成复位电路的工作。如图3所示。
图3 单片机复位电路图
3. 时钟电路
单片机的时钟电路如图4所示。
图4 单片机时钟电路图
（二）矩阵键盘
1.矩阵键盘设计：
本矩阵键盘图用于用户输入密码，进行密码锁的开、关、锁住、修改密码等功能。矩阵键盘的设计图如图5所示。
图5 矩阵键盘的设计图
2.矩阵键盘的电路连接
图6 矩阵键盘的电路连接图
0-9的矩阵键盘数字键的作用是便于用户输入密码，其中6个数字功能键的功能在电路中分别表示为：CLR为密码清除键，用于修改用户输入密码时候发生的错误；EN为确认键，用于用户输入密码的之后的确认。S1键为任务管理键，其作用是当用户3次密码都输入错误的情况下，可以进入任务管理器进行修改，可以启动任务管理器打开门；S2键为密码修改键，当用户觉得密码的安全性不高的情况下，可以自行进行修改密码；S3键为了节省电源而设计的，在用户不用的情况下可以关闭显示器；S4用于密码输入错误或者正确的情况下发出信号使用。矩阵键盘的电路连接图如图6所示。
（三）蜂鸣器报警电路
蜂鸣器报警电路模块的作用是，当用户输入密码的时候，如果输入密码和原密码相同，按下开锁键，则系统数码管自动显示绿灯闪烁。相反，如果，输入的密码错误和原密码不一致，按下开锁键，则系统数码管自动显示红色，同时蜂鸣器发出报警声，并且自己锁住。如图7所示：
图7 蜂鸣器报警电路图
（四）显示电路
1. LED数码管介绍
LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。这是一个7段两位带小数点 10引脚的LED数码管每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点.
2. 显示电路
显示器的作用为了使得用户在输入密码的同时可以自己看见输入的东西，该电路显示采用串口显示，有按键输入的情况下，系统正常工作，如果在一定时间内系统检测到没有按键按下，则自动锁住，为了节省电源 显示电路的电路原理图如图8所示。
图8 显示电路图
数码管主要显示的几种情况：
1.数码管显示密码输入状态，如图9所示。
图 9 数码管显示密码输入状态图
2.数码管显示开锁状态，如图10所示。
图10 数码管显示开锁状态图
3.数码管显示密码错误状态，如图11所示。
图11 数码管显示密码错误状态图
4. 数码管显示密码锁3次输入不正确，被锁住的状态，如图12所示。
图12 数码管显示密码锁3次输入不正确，被锁住的状态
5.数码管显示密码锁3次输入正确，被通过的状态。数码管显示如图30所示
图13 数码管显示密码锁3次输入正确，被通过的状态
（五）密码锁的电源电路设计
电子密码锁电路电源的设计是为了电路在工作状态下万一发生断电情况下，电子密码锁能正常工作，不会为用户带来不必要的麻烦。电子密码锁电源电路模块主要包括了备用电源、供电电路、蓄电池充电电路、停电检测电路。各个模块之间相互作用，已保证电子密码锁的正常工作运转。
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