基于单片机的电子密码锁的课程设计样本.doc
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1、基于单片机电子密码锁设计摘 要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。若使用老式机械式钥匙开锁,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。老式门锁既要备有大量钥匙,又要紧张钥匙丢失后麻烦。随着单片机问世,浮现了带微解决器密码锁,它除具备电子密码锁功能外,还引入了智能化、科技化等功能,从而使密码锁具备很高安全性、可靠性,受到了广大顾客亲睐。本系统由AT89C51单片机系统(重要是AT89C51单片机最小系统)、44矩阵键盘、LCD1602显示和报警系统等构成,具备设立、修改六位顾客密码、超次报警、密码错误报警等
2、功能(本设计由P0口控制LCD显示,密码对的显示password ok! 密码错误显示password error!超过三次输入错误启动报警功能。 经实验证明,该密码锁具备设计办法合理,简朴易行,成本低,安全实用等特点,符合住宅、办公室用锁规定,具备推广价值。核心词: AT89C51,LCD1602,电子密码锁,44矩阵键盘目录前言1第1章 概述21.1 电子密码锁简介21.2 电子密码锁发展趋势21.3 本设计所要实现目的31.4 电子密码锁设计详细规定31.5 总体设计方案选定4第2章 硬件设计52.1 单片机AT89C51简介52.1.1 重要特性52.1.2 引脚功能阐明62.2 液晶
3、显示LCD1602简介92.3 硬件电路设计112.3.1 硬件设计原理112.3.2 最小系统设计122.3.3 芯片擦除152.3.4 开锁机构152.3.5 键盘设计162.3.6 显示电路设计182.4 电路设计总图19第3章 系统软件设计203.1 系统软件设计总体流程203.2 主程序模块203.3 键盘扫描及程序流程图213.4 系统密码及开锁程序流程图23第4章 程序调试254.1 系统调试过程254.2 系统调试成果27结论29参照文献30附录32前言随着社会物质财富日益增长和人们生活水平提高,安全成为当代居民最关怀问题之一。此外电子技术飞速发展,给老式机械锁带来了巨大变革,
4、当代电子技术与机械技术相结合,产生了一大批智能锁:指纹锁、IC卡辨识、遥控锁、声控锁等先进锁具。虽然此类产品安全性高,但是此类产品特点是针对特定指纹或有效卡,只能合用于保密规定高且仅供个人使用箱、柜、房间等。并且卡片式IC卡尚有易丢失等特点,加上其生产成本高,安装使用不以便,一定限度上限制了此类产品普及和推广。由于数字、字符、图形图像、人体生物特性和时间等要素均可成为钥匙电子信息,组合使用这些信息可以使电子密码锁获得高度保密性,如防范森严金库,需要使用复合信息密码电子密码锁,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密码锁获得无穷扩展也许,使产品多样化,对顾客而言是“千挑
5、百选、自得其所”。本文简介是一种基于ST89C51单片机和4*4矩阵键盘硬件设计和软件实现办法,这种电路设计具备防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、修改密码等各种功能。保密性强,灵活性高,外接各种执行机构,可广泛用于车辆、大门、保险柜等各种需上锁场合。 第1章 概述1.1 电子密码锁简介电子密码锁是一种通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
6、。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
7、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
8、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
9、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本设计采用单片机为主控芯片,结合外围电路,构成电子密码锁,顾客想要打开锁,必先通过提供键盘输入对的密码才干将锁打开,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。密码可以由顾客自己修改设定,锁打开后才干修改密码。修改密码之前必要再次输入密码,在输入新密码时候需要二次确认,以防止误操作。1.4 电子密码锁设计详细规定(1)本设计为了防止密码被窃取规定在输入密码时在LCD屏幕上显示*号。(2)设计开锁密码位六位密码电子密码锁。(3)可以LCD显示在密码对的时显示PASSWORD OK,密码错误时显示PASSWORD ER
10、ROR,输入密码时显示INPUT PASSWORD。(4)实现输入密码错误超过限定三次电子密码锁定。(5)44矩阵键盘其中涉及0-9数字键和A-F功能键(6)本产品具备报警功能,当输入密码错误时蜂鸣器响并且LED灯亮。 (7)密码可以由顾客自己修改设定(只支持6位密码),修改密码之前必要再次输入密码,在输入新密码时候需要二次确认,以防止误操作 。1.5 总体设计方案选定采用一种是用以AT89C51为核心单片机控制方案。选用单片机AT89C51 作为本设计核心元件,运用单片机灵活编程设计和丰富IO端口,及其控制精确性,实现基本密码锁功能。在单片机外围电路外接输入键盘用于密码输入和某些功能控制,外
11、接LCD1602显示屏用于显示作用。其原理如下图1-1所示: 图1-1 单片机控制密码锁原理框图 第2章 硬件设计2.1 单片机AT89C51简介 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)低电压,高性能CMOS8位微解决器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器单片机。单片机可擦除只读存储器可以重复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMELAT89C51是一种高效微控制器
12、,AT89C20与工业原则MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU51是它一种精简版本。AT89C单片机为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉方案。 图2-1 AT89C51与AT89C20512.1.1 重要特性 (1)与MCS-51 兼容; (2)4K字节可编程闪烁存储器; (3)寿命:1000写/擦循环; (4)数据保存时间:; (5)全静态工作:0Hz-24Hz; (6)三级程序存储器锁定; (7)128*8位内部RAM; И
13、697; (8)32可编程I/O线; (9)两个16位定期器/计数器; (10)5个中断源; (11)可编程串行通道; (12)低功耗闲置和掉电模式; (13)片内振荡器和时钟电路; 2.1.2 引脚功能阐明 图2-2 单片机引脚图Vcc:电源电压 GND:接地 P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I0口,也即地址数据总线复用口。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用。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
14、总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在F1ash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:Pl 是一种带内部上拉电阻8位双向IO口,Pl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“l”,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(IIL),Flash编程和程序校验期间,Pl接受低8位地址。 P2 口:P2 是一种带有内部上拉电阻8 位双向IO 口,P2 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
15、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(IIL),在访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器(例如执行MOVXDPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8 位地址外部数据存储器(如执行MOVXRi 指令)时,P2 口线上内容(也即特殊功能寄存器(SFR)区中P2寄存器内容),在整个访问期间不变化。Flash编程或校验时,P2亦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I0 口。P3 口输出缓冲级可驱动(吸取或输出电流)4 个TTL逻辑门电路。P3口除了作为普通I0口线
16、外,更重要用途是它第二功能,如下表所示:P3口还接受某些用于Flash闪速存储器编程和程序校验控制信号 RST:复位输入。当振荡器工作时,RST引脚浮现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平,设立SFR AUXRDISRT0 位(地址8EH)可打开或关闭该功能。DISRT0位缺省为RESET输出高电平打开状态。 ALEPROG: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16 输出固定正脉冲信号,因而它可对外输出时钟或用于定期目。 PSEN:程序储存容许(PSEN)输出是
17、外部程序存储器读选通信号,当AT89C51 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,没有两次有效PSEN信号。 EAVPP:外部访问容许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为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。F1ash存储器编程时,该引脚加上+12V编程电压Vpp。 XTALl: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。 89C51相对于89C51
18、增长新功能涉及:(1)ISP在线编程功能,这个功能优势在于改写单片机存储器内程序不需要把芯片从工作环境中剥离,是一种强大易用功能。(2)最高工作频率为33MHz,89C51极限工作频率为24MHz,就是说C51具备更高工作频率,从而具备了更快计算速度。(3)具备双工UART串行通道。(4)内部集成看门狗计时器,不再需要像C51那样外接看门狗计时器单元电路。(5)双数据批示器。(6)电源关闭标记。(7)全新加密算法,这使得对于89C51解密变为不也许,程序保密性大大加强,这样就可以有效地保护知识产权不被侵犯。(8)兼容性方面:向下完全兼容51所有字系列产品。(9)程序存储器写入方式:两者写入程序
19、方式不同,89C51只支持并行写入,同步需要VPP烧写高压。89C51则支持Isp在线编程写入技术。串行写入、速度更快、稳定性更好,烧写电压也仅仅需要45V即可。(10)电源范畴:89C51电源范畴宽达45.5V,而89C51在低于4.8V和高于5.3V时候则无法正常工作。(11)烧写寿命更长:89C51标称1000次,实际至少是100010000次,这样更有助于初学者重复烧写,减少学习成本。综上所述本设计选定AT89C51。2.2 液晶显示LCD1602简介1.LM1602字符型模块性能重量轻:100g;体积小:11mm 厚;功耗低:1015mW;显示内容:192 种字符(57 点字型);3
20、2 种字符(510 点字型);可自编8(57)或许(510)种字符;指令功能强:可组合成各种输入、显示、移位方式以满足不同规定;接口简朴以便:可与8 位微解决器或微控制器相联;工作温度宽:050oC可靠性高:寿命为50,000 小时(25oC)2.基本原理(1)液晶体液晶板上排列着若干57 或510 点阵字符显示位,每个显示位可显示1 个字符,从规格上分为每行8、16、20、24、32、40 位,有一行、两行及四行三类。(2)工作电路它由KS0066、KS0065 及几种电阻电容构成。KS0065 是扩展显示字符用(例如:16 个字符1 行模块就可不用KS0065,16 个字符2 行模块就要用
21、1 片KS0065)接口方面,有8 条数据,三条控线。可与微解决器或微控制相连,通过送入数据和指令,就可使模块正常工作。(3)LCD 驱动器和控制器A.LCD 驱动器KS0065KS0065 是用低功耗CMOS 技术制造大规模LCD 驱动IC。它既可当行驱动用,也可以当列驱动用,由202Bin 二进制移位寄存器、202Bin 数据锁存器和202Bin 驱动器构成功能:a.40 通道点阵LCD 驱动;b.可选取当做行驱动或列驱动;c.输入/输出信号:输出,能产生202 个LCD 驱动波型;输入,接受控制器送出串行数据和控制信号,偏压(V1V6);特性:a.显示驱动偏压低:静态1/5;b.电源电压
22、:+5V+10%;c.显示驱动电源:-5V;d.CMOS 解决;e.60 引脚、塑封;B.LCD 控制器KS0066KS0066 是用低功耗CMOS 技术制造大规模点阵LCD控制器(兼带驱动器),和4Bin/8Bin 微解决器相连连,它能使点阵LCD 显示大小英文字母、符号。应用KS0066,顾客能有少量元件就可构成一种完整点阵LCD 系统。特性:a.容易和Bin/8Bin Mpu 相连;b.可选取57 或510 点字符;c.显示数据RAM 容量:808Bin(80 字符);d.字符发生器ROM 能提供户所需字符库或原则库;字符容量:192 个字符(57 点字符);32 个字符(510 点字符
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