密码门毕业设计说明书

扬 州 市 职 业 大 学毕 业 设 计（论 文）设计（论文）题目： 密码门控制： 1专 业： 1班 级： 07 级 1姓 名： 1学 号： 指导教师： 完成时间： 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 - 1 -页摘 要自第一台计算机在美国诞生以来，至今已有 60 多年的历史。在这 60 年里，计算机经历了迅猛的发展，得到了广泛的普及，对整个社会的进步和科学的发展产生了及其深远的影响。在计算机对整个社会的进步和科学的发展产生深远影响的同时，其也得到了推动和发展。特别是 20 世纪 70 年代初，随着大规模集成电路的出现，原来体积很大的中央处理器电路（CPU）集成为一个只有十几平方毫米的半导体芯片，称为微处理器。微处理器的出现，开创了微型计算机的新时代。以微处理器为核心，再配上半导体存储器（RAM、ROM） 、输入/输出接口电路（I/O 接口电路） 、系统总线及其他支持逻辑，这样组成的计算机称为微型计算机。微型计算机因其具有体积小、重量轻、价格便宜、耗电少、可靠性高、通用性和灵活性好等特点，加上超大规模集成电路工艺技术的迅速发展和成熟，使得微型计算机技术得到了极其迅速的发展和广泛的应用。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，洗衣机、电冰箱、空调等等方面都有单片机在其中发挥重要的作用。本次设计是在参照数字电子电路 、 模拟电子电路 、 单片机原理与应用等教材，运用单片机设计的一款电子密码门的控制系统。以此获得电子技术、自动控制等方面的基本理论、基本知识和基本技能。培养分析问题和解决问题的能力，并为学习后续课程和为今后在工作中熟练运用打好基础。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 - 2 -页本设计课题的电子密码锁运用的是 MCS-51 系列中的 AT89S52 作为主要运算和逻辑判断工具，这可大大简化硬件系统的复杂性。以实现密码显示、错误报警等功能，详细介绍了基本功能、方案论证、硬件电路设计、原理图和软件设计思想。由于时间紧迫和本人的水平有限，设计说明书中的缺点和错误在所难免，真诚地欢迎各位老师对本说明书提出批评和建议。关键词：单片机、电子密码锁、密码门控制、独立式键盘、AT89S52西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 - 3 -页目 录第 1 章：引 言 .- 4 -1.1 电子密码锁简介 .- 4 -1.2 传统密码锁概况 .- 4 -1.3 电子密码锁的优势及发展前景 .- 5 -1.4 本设计所实现的目标 .- 5 -1.5 主要性能指标 .- 6 -1.6 使用说明 .- 6 -1.7 基本原理 .- 6 -第 2 章：方案论证 .- 8 -2.1 方案一：采用数字电路控制 .- 8 -2.2 方案二：采用单片机为核心的控制方案 .- 9 -第 3 章：系统硬件构成 .- 10 -3.1 80C51 最小系统 .- 10 -3.2 开锁机构 .- 10 -3.3 按键电路部分 .- 12 -3.4 显示电路部分 .- 13 -3.5 密码门锁的电源电路部分 .- 14 -3.6 设计总框图 .- 15 -3.7 设计总体电路图 .- 15 -3.8 主要元器件介绍 .- 16 -3.8.1 主要芯片 AT89S52 .- 16 -3.8.2 LED 数码显示器 .- 19 -第 4 章：系统软件设计 .- 22 -4.1 RAM 分配 .- 22 -4.2 程序框图 .- 22 -4.2.1 主程序框图 .- 22 -4.2.2 子程序框图 .- 24 -4.3 程序清单 .- 24 -第 5 章：系统软硬件调试 .- 33 -第 6 章：元器件清单 .- 34 -第 7 章：总 结 .- 35 -附录 .- 37 -西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 - 4 -页第 1 章：引 言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，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁，特点如下：1 保 密 性 好 ,编 码 量 多 ,远 远 大 于 弹 子 锁 。 随 机 开 锁 成 功 率 几 乎 为 零 。2 密 码 可 变 。 用 户 可 以 经 常 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 。 另 外 ， 多 次 输入 错 误 时 ， 还 可 以 实 现 对 键 盘 锁 定 ， 使 得 一 段 时 间 内 无 法 再 次 输 入 密 码 。4 电 子 密 码 锁 操 作 简 单 易 行 ， 一 学 即 会 。1.2 传统密码锁概况传统的密码锁是一种全机械式的密码锁，都是通过圆盘转动带动刻度盘的转动，以此来实现密码的输入。现在市面上的传统密码锁主要有圆盘式机械密码锁和拨码盘式机械密码锁两种类型。现在的圆盘式机械密码锁大多采用美国“洛加达” 、 “沙金”一类对码与开锁使用同一个旋钮操作的高档圆盘式机械密码锁。这类密码锁刻度盘的旋钮轴直接与锁体内密码圆盘的主动盘相连接。当输入密码时，刻度盘的旋钮轴带动锁体内密码圆盘的主动盘转动，再由主动盘依次传递带动其它密码圆盘转动到与刻度盘数值相对应的位置，旋钮要正转若干圈再反转若干圈，反反复复才能输入密码。关闭锁舌后必须将刻度盘的旋钮转动若干圈以打乱密码。拨码盘式机械密码锁是由内部的一个拨码器（又称：机械步进器或转鼓） ，依次拨动各个密码圆盘，实现密码的输入。从外部的操作来看，类似老式拨盘式电话机的操作：刻度盘旋钮从刻度盘起点位置开始顺时针转动，通过旋钮轴驱动锁体内部的拨码机构拨动密码圆盘转动到与刻度盘数值相对应的位置，然后退回到起点位置就实现了输入一位密码。依次重复这样的操作直到输入了最后一位密码，再从起点位置逆时针转动旋钮就可以开启锁舌，打开密码锁。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 - 5 -页1.3 电子密码锁的优势及发展前景通过对电子密码锁和传统密码锁的初步了解，我们不难看出电子密码锁有着很大的优势和良好的市场前景，其性能和安全性已大大的超过了机械锁。据有关资料介绍，电子锁的研究从 30 年代就开始了，在某些特殊场所早就有所应用。研究这种锁的初衷，是为了提高锁具的安全性，因为电子锁的密钥量(密码量)极大，可以和机械锁配合，避免因钥匙被仿制而出现的问题。在安全性极高的前题下，它的另一个特点是无需钥匙而被越来越多的人所欣赏。因为人们携带的钥匙很多已成为累赘，而电子锁只需要记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们的烦恼。电子锁的种类繁多，从大的方面讲可能有数十种，例如数码锁，指纹锁、卡片锁、磁卡锁，生物锁等等。但能谈的上实用一些或者大众化一些的还是按键式电子密码锁。这是一种操作方式类似于按键电话机的电子锁，通过键盘上的数码按键依次输入一组密码，如果密码与内部已约定的密码相同，就会则输出一个电信号，以驱动电磁铁或者小马达将门闩打开，完成一个开锁过程。它弥补了传统机械式密码锁输入密码繁琐的缺点，其操作也更加简单方便。进入 20 世纪 80 年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小可靠性提高了。另外，较传统密码锁，电子密码锁的密码量更大，保密性更好。虽然电子密码锁有诸多优点，但其也不免有缺点。首先，电子密码锁电子部分的工作主要是电子识别，采用的是电子元器件，电子器件一多，就变得复杂化。必然会增加故障机率，加上电子器件怕潮湿，怕强磁电，怕强震动，使它对使用环境有一定的要求。因而绝大部分的电子锁都增加了备用开锁手段或称应急接口，这无疑又降低了安全性。现在元器件的质量提高了，故障率虽然降低，但备用开锁手段很少有取消的。其次，电子锁必须用电，早期的电子锁耗电较多，一般使用市电。现在的集成电路电子锁耗电少，一节钮扣电池就可以维持其控制部分的工作，但驱动电磁铁或马达却需要大一些的电池或者使用市电。为了解决这一问题有些密码锁增加一套手动发电装置自行解决用电问题，又使得锁具更复杂了。随着时代的进步和发展，电子密码锁因其具有的诸多优点，势必会取代传统的机械式密码锁而被广泛使用。1.4 本设计所实现的目标通过本次设计，运用单片机设计完成一个密码锁的门控制系统，通过对电机的控制，实现完成了门的开与关的任务。该系统所能实现的功能有：密码输入与修改、密码显示、密码错误报警、电机正反转以及开门指示等诸多功能。在经过此次设计，第一次运用单片机控制设计完成一件产品，实现对以往学习的单片机基础知识进行了一次彻底而系统的复习和巩固，对以往学习的知识有了更好的掌握和运用，同时锻炼了自己动手编写程序的能力，提高了自己的焊接水平和动手能力。相信在以后的工作和学习中只要能够不断的运用，相信可以对单片机的使用达到运用自如的程度。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 - 6 -页1.5 主要性能指标1、 显示功能：能显示 4 位密码和相关提示字符。2、 具有密码修改功能；在输入正确的的密码后，即进入了修改密码状态，方可对开门密码进行修改。3、 具有开门功能；即输入正确的开门密码后，控制电机正反转动作，实现门的开启，并作出指示。4、 具有错误提示；即在输入的开门密码错误的情况下，实现蜂鸣器报警，并且指示灯作出指示。5、 电源：220V10%6、 功耗：2.5W1.6 使用说明1、 接通电源，按下面板上的“RST”键后，仪器显示“” 。2、 按动“修改密码”键，既进入到密码输入状态；再次按动该键，此时该键作为“选位”键使用，有对应单元出现闪烁现象，表示该单元的内容可以进行调态，连续键入“选位”键，其它单元依次闪烁，并循环闪烁。3、 当某一单元出现闪烁后，按动“修改”键（即加 1 键） ，该单元的内容以一定规律加1。4、 按动“确定”键，即将密码输入完成。等待单片机进行处理，若输入密码与的密码相同，这时 1 号发光二极管即会点亮 5 秒（显示红色） ，即进入密码修改状态，这时可按 2 和 3 方法进行密码修改，最后按动“确定”键，即实现了开门密码的修改工作；若输入密码与相同，则 2 号发光二极管即会点亮 5 秒（显示绿色） ，并控制电机动作，完成对门的开启工作；若输入密码错误，则蜂鸣器响起，发出报警信息，维持5 秒后自动关闭，同时 1 号发光二极管点亮 5 秒，作出指示。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 - 7 -页1.7 基本原理密码门控制系统设计主要有硬件设计和软件设计两大部分：硬件部分主要有 8031 或AT89S52 的最小系统，显示部分、键盘部分、执行部分以及电源部分；软件设计则结合硬件，实现指标提出的各项要求，密码显示则利用 8031 或 AT89S52，在软件的支持下，完成其精度主要取决于单片机本身的晶振频率精度，密码检测则利用输入的密码和设定密码相比较，当两者相同时，则利用软件控制电机转动，实现对门的开启，并且二极管点亮作出指示；不相同时，则发出蜂鸣报警信息，进行提示；键盘在软件的配合下，实现了一键多用。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 - 8 -页第 2 章：方案论证2.1 方案一：采用数字电路控制方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如下图 2-1 所示。密码修改电路电源VCC36V220V开始计时锁定脉冲消除报警信号键盘输入限时报警正确开锁电路开门执行电路报警次数检测密码校验电路锁定 5分钟市电供电电路电子切换开关蓄电池断电检测充电电路图 2-1 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以 74LS112 双 JK 触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制部分，共设置了 9 个用户输入键，其中只有 4 个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过 40 秒（一般情况下，用户不会西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 - 9 -页超过 40 秒，若用户觉得不便，还可以进行修改）电路将报警 80 秒，以示提醒；若电路连续报警三次，则电路将锁定键盘 5 分钟，防止他人的非法操作。电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置 UPS 电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。从而实现了密码输入、检测、开锁，报警等一系列功能动作。采用数字密码锁电路虽然设计简单，但是电路部分复杂程度较高，并且扩展功能不方便，不容易实现对系统的优化和升级。2.2 方案二：采用单片机为核心的控制方案方案二：采用一种是用以 AT89S52 为核心的单片机控制方案。本方案使采用 AT89S52 单片机作为核心，来设计