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基于的简易电子密码锁说明指导书.doc
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1、湖南理工学院 单片微机原理课程设计阐明书 设计题目: 基于AT24C02简易电子密码锁 院 部: 机械学院 专 业: 机械电子工程 组长姓名: 学 号: 成员姓名: 学 号: 学 号: 学 号: 起迄日期: 年 6月19日 年 6月 30日 指引教师: 教研室主任: 目 录1 引言.41.1 电子密码锁简介.41.2 电子密码锁发展趋势.41.3 本设计所要实现目的.52 设计方案选取.52.1 方案一:采用数字电路控制方案.52.2 方案二:采用无线遥控方式控制方案.52.3 方案三:采用以单片机为核心控制方案.53 重要元器件简介.63.1 主控芯片AT89S51.63.1.1 AT89S
2、51性能简介.63.1.2 AT89S51引角功能阐明.73.2 存储芯片AT24C02.93.3 LCD1602显示屏.103.3.1 接口信号阐明.103.3.2 重要技术参数.113.3.3 基本操作程序.113.4 晶体振荡器.124 系统硬件构成.124.1 设计原理.124.2 电路总体构成.134.3 键盘输入某些.134.4 密码存储某些.144.5 复位部位. 154.6 晶振某些.154.7 显示某些.154.8 报警某些.174.9 开锁某些.185 系统软件设计.196 总结.22参照文献.23附录一.23附录二 .33 1 引言1.1 电子密码锁简介电子密码锁是一种通
3、过密码输入来控制电路或是芯片工作,从而控制机械开关闭合,完毕开锁、闭锁任务电子产品。它种类诸多,有简易电路产品,也有基于芯片性价比较高产品。当前应用较广电子密码锁是以芯片为核心,通过编程来实现。其性能和安全性已大大超过了机械锁。其特点如下:1) 保密性好,编码量多,远远不不大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2) 密码可变,顾客可以随时更改密码,防止密码被盗,同步也可以避免因人员更替而使锁密级下降。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,不像机械锁必要佩带钥匙才干开锁。6) 电子密码锁操作简朴易行,一学即会。1.2 电
4、子密码锁发展趋势 在寻常生活和工作中,住宅与部门安全防范、单位文献档案、财务报表以及某些个人资料保存多以加锁办法来解决。当前门锁重要用弹子锁,其钥匙容易丢失;保险箱重要用机械密码锁,其构造较为复杂,制造精度规定高,成本高,且易浮现故障,人们常需携带多把钥匙,使用极不以便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。针对这些锁具给人们带来不便若使用机械式钥匙开锁,为满足人们对锁使用规定,增长其安全性,用密码代替钥匙密码锁应运而生。它浮现为人们生活带来了很大以便,有很辽阔市场前景。由于电子器件所限,此前开发电子密码锁,其种类不多,保密性差,最基本就是只依托最简朴模仿电子开关来实现,制作简朴但很不安全,在后为多是
5、基于EDA来实现,其电路构造复杂,电子元件繁多,也有使用早先20引角2051系列单片机来实现,但密码简朴,易破解。随着电子元件进一步发展,电子密码锁也浮现了诸各种类,功能日益强大,使用更加以便,安全保密性更强,由此前单密码输入发展到当前,密码加感应元件,实现了真真电子加密,顾客只有密码或电子钥匙中同样,是打不开锁,随着电子元件发展及人们对保密性需求提高浮现了越来越多电子密码锁。出于安全、以便等方面需要许多电子密码锁已相继问世。但此类产品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,只能合用于保密规定高且供个人使用箱、柜、房间等。由于数字、字符、图形图像、人体生物特性和时间等要素均可
6、成为钥匙电子信息,组合使用这些信息可以使电子防盗锁获得高度保密性,如防范森严金库,需要使用复合信息密码电子防盗锁,这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。组合使用信息也可以使电子防盗锁获得无穷扩展也许,使产品多样化,对顾客而言是“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后来发展趋势。1.3 本设计所要实现目的 该密码锁初次使用时原始密码为123456,顾客输入对的密码信息则可以发出开锁信号。功能规定:1、 可以修改密码。只有输入原设定对的密码后才干修改密码。2、 三次输入开锁密码错误,则启动报警。3、 显示按键信息,并且要有按键音。4、 系统设09十个数字键,一种密码修改键,
7、一种确认键。按下密码修改键,先输入原密码,解密对的后键入新密码,按确认键生效。解密错误启动报警,5秒钟后报警自动解除。技术规定:1、系统停电后,密码信息不会丢失,上电后仍能正常执行开锁操作。2、系统安全可靠,不会浮现死机现象。 3、密级1000次)ISP Flash ROM 32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压 2个16位可编程定期/计数器 时钟频率0-33MHz 全双工UART串行中断口线 128x8 bit内部RAM 2个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3级加密位 看门狗(WDT)电路 软件设立空闲和省电功能 灵活ISP字节和分页编程 双数据寄存器指针 可以看出
8、AT89S51提供如下原则功能:4K字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,看门狗(WDT),两个数据指针,两个16位定期器/计数器,一种5向量两级中断构造,一种全双工串行通信口,片内振荡器及时钟。同步,AT89S51可降至0Hz静态逻辑操作,并支持两种软件可选节电工作模式。空闲方式停止CPU工作,但容许RAM,定期/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式何在RAM中内容,但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直接到一种硬件复位。3.1.2 AT89S51引角功能阐明Vcc:电源电压GND:地P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,也即地址/数据总线复
9、用口,作为输出口用时,每位能驱动8个TTL逻辑门电路,对端口写“1”可作为高阻抗输入端口。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时,P0口接受指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,规定外接上拉电阻。P1口:P1是一种带内部上拉电阻8位双向I/O口,P1输出缓冲级可驱动(吸取或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,由于内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号校验期间,P1接受低8位地址。表3-1为P1口第二功能。表3-1 P1口
10、第二功能端口引脚第二功能P1.5MOSI(用于ISP编程)P1.6MISO(用于ISP编程)P1.7SCK(用于ISP编程)P2口:P2是一种带有内部上拉电阻8位双向I/O口,P2输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,由于内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一种电流I。在访问位地址外部数据存储器(如执行:MOVX Ri 指令)时,P2口线上内(也即特殊功能寄存器,在整个访问期间不变化。Flash 编程或校验时,P2也接受高位地址和其他控制信号。P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻8位双向I/O口。P3
11、口输出缓冲级可驱动(吸取或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端口时,被外部拉低P3口将用上拉电阻输出电流I。P3口除了作为普通I/O口线外,更重要用途是它第二功能,P3口第二功能如下表3-2。表3-2 P3口第二功能端口功能第二功能端口引脚第二功能RXD(P3.0)串行输入口T0(P3.4)定期/计数器0外部输入TXD(P3.1)串行输出口T1(P3.5)定期/计数器1外部输入INT0(P3.2)外中断0WR(P3.6)外部数据存储器写选通INT1(P3.3)外中断1RD(P3.7)外部数据存储器读选通RST:复位输入。当振荡工
12、作时,RST引脚浮现两个机器周期上高电平将使单片机复位。WDT益出将使该引脚输出高电平,设立SFR AUXR DISRTO 位(地址8EH)可打开或关闭该功能。DISRTO 位缺省为RESET输出高电平打开状态。ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存容许)输出脉冲用于锁存地址低8位字节。虽然不访问外部存储器,ALE仍以时钟振荡频率1/6输出正脉冲信号,因而它可对外输出时钟或用于定期目地,要注意是:第当访问外部数据存储器时将跳过一种ALE脉冲。如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中8EH单元D0位置位,可禁止ALE操作。该位禁位后,只有一条MOVX 和MO
13、VC指令ALE才会被激活。此外,该引脚伎被薄弱拉高,单片机执行外部程序时,应设立ALE无效。PSEN:程序储存容许(PSEN)输出是外部程序存储器读选通信号,当AT89S51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器,高有两次有效PSEN信号。EA/VPP:外部访问容许。欲使CPU公访问外部程序存储器(地址0000HFFFFH),EA端必要保持低电平(接地)。需注意是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器中指令。Flash存储器编程时,该引脚加上12V编程电压V
14、pp。XTAL1:振荡器反相放大器及内部时钟发生器输入端。XTAL2:振荡器反相放大器输出端。3.2 存储芯片AT24C02 AT24C02是美国Atmel公司低功耗CMOS型E2PROM,内含2568位存储空间,具备工作电压宽(2.55.5 V)、擦写次数多(不不大于10000次)、写入速度快(不大于10 ms)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。并且她是采用了I2C总线式进行数据读写串行器件,占用很少资源和IO线,并且支持在线编程,进行数据实时存取十分以便。AT24C02中带有片内地址寄存器。每写入或读出一种数据字节后,该地址寄存器自动加1,以实现对下一种存储单元读写。所有字节均以
15、单一操作方式读取。为减少总写入时间,一次操作可写入多达8个字节数据。I2C总线是一种用于IC器件之间连接二线制总线。她通过SDA(串行数据线)及SCL(串行时钟线)两根线在连到总线上器件之间传送信息,并依照地址辨认每个器件。 AT24C02正是运用了I2C规程,使用主从机双向通信,主机(普通为单片机)和从机(AT24C02)均可工作于接受器和发送器状态。主机产生串行时钟信号(通过SCL引脚)并发出控制字,控制总线传送方向,并产生开始和停止条件。无论是主机还是从机,接受到一种字节后必要发出一种确认信号ACK。AT24C02控制字由8位二进制数构成,在开始信号发出后来,主机便会发出控制字,以选取从
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