电子密码锁设计与制作

编号 淮安信息职业技术学院毕 业 论 文题 目 电子密码锁的设计与制作学生姓名 周凯学 号 16111125系 部 电子工程学院专 业 光电子技术（光伏发电）班 级 161111指导教师 徐传顺 顾问教师二一四年六月摘 要I摘 要随着科技的发展，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机单芯片的微小体积和低的成本，可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。本设计以 AT89C51 单片机为控制核心，结合矩阵键盘、24C02A 存储系统等来完成电子密码锁的设计。单片机接收键入的代码后，与存贮在 24C02A 的密码进行比较，如果密码输入正确，则锁将打开；如果输入不正确则系统报警，但是允许接着输入密码，直到输入正确，系统开锁，设计达到预期效果。本设计是基于单片机的密码锁设计方案，根据要求，给出了该单片机密码锁的硬件电路和软件程序，同时给出了单片机型号的选择、硬件设计、软件流程图、单片机存储单元的分配、汇编语言源程序及详细注释等内容。关键词 44 矩阵键盘 AT89C51 24C02A 存储系统 电子密码锁 AbstractIIAbstractWith the development of science and technology, SCM is not a strange noun, its appearance is an important milepost of modern computer technology development history, because the microcontroller marks the birth of computer was officially formed the general computer systems and embedded computer system two branches. Single chip microcontroller tiny size and low cost, can be widely embedded in such as toys, household appliances, robotics, instrumentation, automotive electronics, industrial control unit, office automation equipment, electronic financial systems, ship, personal information terminal and communication products, become the most important intelligent tool in modern electronic systems.This design USES AT89C51 single chip microcomputer as control core, combined with the matrix keyboard, 24 c04a storage system to complete the design of the electronic combination lock, etc. MCU receives the type in the code, after comparing with storage at 24 c04a password, if the password is correct, the lock will open; If the input is not correct the system alarm, but allow and then enter the password, until the input is correct, system lock, designed to achieve the desired effect.This design is a microcontroller password lock design, based on the requirements, the microcontroller password lock hardware circuit and software program, it also gives the type selection, hardware design, software flow chart, microcontroller storage unit allocation, assembly language source code and detailed notes.Keywords: 4*4matriix keyboard AT89C51 24c02a storage system electronic combination lock目 录III目 录摘 要 .IABSTRACT .II第一章 绪论 .11.1 背景 .11.2 电子锁 .11.3 电子密码锁的特点 .11.4 电子密码锁的的发展趋势 .2第二章 系统总体方案设计 .32.1 系统结构 .32.2 总体方案比较与论证 .32.3 各方案试验比较 .4第三章 硬件设计 .73.1 单片机 AT89C51 简介 .73.1.1 主要特性 .73.1.2 管脚的说明 .83.2 输入键盘 .93.3 显示部分 .103.3.1 引脚的功能 .103.3.2 液晶显示指令 .103.3.3 液晶显示指令 .123.4 震荡电路 .123.5 外部存储 .123.5.1 24c02 引脚说明 .133.5.2 24c02 内部寻址，读/写操作 .13第四章 系统软件设计 .154.1 主程序模块 .154.2 键盘扫描及识别子程序 .164.3 系统模块密码设置子程序 .174.4 程序调试 .18第五章 系统仿真设计 .215.1 PROTEUS 软件介绍 .215.2 PROTEUS 仿真图 .22目 录IV第六章 总结与展望 .23致 谢 .25参考文献 .27附录 程序清单 .29第一章 绪论1第一章 绪论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。4电子密码锁操作简单易行，一学即会。5干扰码功能 在输入正确密码前可输入任意码。1.1 背景随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。目前国内，大部分人使用的还是传统的机械锁。然而，眼下假冒伪劣的机械锁泛滥成灾，互开率非常之高。所谓互开率，是各种锁具的一个技术质量标准，也就是1把钥匙能开几把锁的比率。经国家工商局、国家内贸局、中国消协等部门对锁具市场的调查，发现个别产品的互开率居然超标26倍。为何弹子锁的“ 互开率”会如此之高？据有关专家人士剖析，弹子锁质量好坏主要取决于弹子数量的多少以及弹子的大小，而弹子的多少和大小受一定条件的限制。此外，即使是一把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。机械锁的这些弊端为一种新型的锁电子密码锁，提供了发展的空间。1.2 电子锁电子锁是采取电子电路控制，以电磁铁或者卫星电机和锁体作为执行装置的机电一体化锁具，相比传统的机械锁具，电子锁不使用金属钥匙，保密性、精度都有很大提高。 电子锁的发明思路，源自古代发明的自动机械，例如古希腊数学家赫伦的液压自动门，中国古代诸葛亮的木牛流马，它们以重力或蒸汽压力驱动，最广泛的用途乃是用在古代墓道的地下机关。电子工业的诞生，使得以微小电量驱动机械成为可能，于是有了电子锁一日千里的跃进。淮安信息职业技术学院毕业设计论文21.3 电子密码锁的特点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，主要特点如下：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，防止试探密码。1.4 电子密码锁的的发展趋势从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。键盘式电子密码在键盘上输入，与打电话差不多，因而易于掌握，其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失（除了忘记） ，难以被窃（除非自己泄露） 。但是密码不能太简单，太简单了就容易被他人在键盘上试探出来，或者可能被旁观者窥测出来，造成保密性不足。当然，密码又不能太复杂，太复杂了可能自己都糊涂了，或者输入密码操作成功率低，造成使用不便。因此，为了发扬优点、克服弱点，键盘式电子密码也在不断发展中，如任意设定密码技术使得被授权人可以根据自己的需要或喜好设定密码，常用常新；而自动更改密码技术使得本次输入的密码将自动更改成下次应输入的密码，更改的规律不为他人所知，因而不怕旁观者窥测；独出心裁的键盘乱序显示技术使得键盘上的固定键位每次显示出的字符不固定，并且显示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁观者看见操作动作也难以窥测出密码；“ 多重密码设定 ”技术使得单组密码不一定有效，适合多人分权使用，需要输入两组以上的密码才被认可，大大提高了保密性，如果限定输入这些密码的先后顺序或时间区段，则保密性还可提高。在输入密码的过程中，为了限制试探密码的企图，通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确，即封锁键盘，不再接受输入操作。总之，尽管新式电子防盗锁层出不穷，但键盘式电子密码防盗锁不仅在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段。第二章 系统总体方案设计3第二章 系统总体方案设计2.1 系统结构本设计主要由单片机、矩阵键盘和数码管等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，并且通过单片开锁机将控制引脚的高低电平送到液晶显示电路或者报警电路控制开锁还是报警，系统整体框图如图 21 所示A T 8 9 C 5 1键盘输入模块复位电路失电存储 开锁电路报警电路显示模块图 2-1 系统结构框图2.2 总体方案比较与论证方案一：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，共设了 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，若按下干扰建，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 10 秒（一般情况下，用户不会超过10 秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警 20 秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘 2 分钟，防止他人的非法操作。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。方案二：以 AT89C51 为核心的单片机控制方案，如图 2-2 所示。利用单片机内部的随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）及其引脚资源，外接显示器，键盘输入等实现数据的处理传输和显示功能，基本上能实现设计指标，而且单片机编程设计灵活、I/O 端口丰富、控制的准确性高，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制等附加功能，此外单片机方案有较大的活动空间，不但能实现缩要求的功能，还能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级。淮安信息职业技术学院毕业设计论文4键盘输入A T 8 9 C 5 1失电存储输入错误锁定延时报警开锁控制显示图 2-2 单片机控制方案2.3 各方案试验比较方案一：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光,因此液晶显示器画质高；同样液晶屏的功率消耗比较小；液晶是平板型结构，由两片玻璃组成的夹层盒，面积可大可小，安装时占用面积小减小了设备的体积；液晶的信息量大相同的面积上与数码管