基于单片机的电子密码锁设计与实现(完整资料)

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基于单片机的电子密码锁设计与实现(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）毕业设计题目：基于单片机的电子密码锁设计与实现姓名：王东雪学院：信息学院专业:电子信息工程指导教师:张巧杰协助指导教师:2012年5月２0日摘要近年来,随着改革开放的深入发展,电子电器的飞速发展.人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而不法分子也是越来越多，原因在于大部分人防盗意识还不够强，造成偷盗现象屡见不鲜。越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。因此，出于安全方便等方面的需求，电子密码锁相继问世。本设计是以单片机AT89S５１为主控芯片，并结合外围液晶显示ＬCD1６02、存储芯片ＡT24C02、红外遥控HS003８，以及键盘输入、复位、电源等电路组合而成。系统能够完成开锁、报警、修改密码等基本功能,还能够通过红外来控制单片机的开锁,以及掉电储存密码的功能。整个设计在Ｋeil开发环境下,用C语言编写主控芯片的控制程序来实现具有多功能的电子密码锁.关键词:密码锁AT89S５1储存显示红外AbstｒaｃｔＩnrｅcｅｎｔyｅarｓ，wｉｔhｔｈedeepeningｏｆreformanｄｏpｅｎiｎg—uｐ，wｉththerapidｄevelｏpmeｎｔofelecｔronicapｐliａncｅs．Ｔhepeｏpｌｅ’slｉvｉｎｇstａｎdardｈasbeeｎgrｅatlｙimproveｄ.Aｖａｒieｔyofhigh-ｇradehouseｈｏｌdeｌｅctricalapｐliancesaｎdtheｖａｌｕableshａvefｏrｍanｙfaｍilｉｅs。Howeverｃriminaｌsａrealsomorｅanｄｍoｒe，becauseｍｏｓtpeoｐleｓecｕrityaｗarenesｓｉsｎoｔstrｏｎgeｎoｕgh，caｕsinｇstｅaｌｐhenomｅnonitｉsoftｅnｓeｅn.Morｅanｄmorｅhouseholdsｉnprｏpertｙsaｆetyiｓｃｏｎｃernedaｂout.Thereｆore，ｆoｒｔhｅsａｆeaｎdｃonｖenienｔａnｄothｅｒａspecｔsofthedｅmand，electｒoｎicpａｓsｗｏrｄloｃkiｎsuccessｉoｎ。ThedｅｓｉｇniｓｂaseｄoｎＳCＭＡT89S51asｍaiｎcontrolchiｐ，andthecombinationoｆｐeripheralLCD1602ｌiｑuｉdcryｓtaｌdｉsplaｙ，memｏrycｈｉpAT24C02,infｒarｅdreｍｏtｅcｏntroｌＨS00３8，ａndkeyｂoardinpuｔ,reｓｅt,pｏwｅｒcｉrcｕitaｓsembly.Tｈｅｓyｓｔemcanｃｏmpｌeｔetｈeｌock，alaｒm，mｏdifypaｓswordsａndoｔheｒfunｃtioｎｓ，canａｌsoｔｈrouｇhinfrａredtｏconｔrolchiplocｋ，andpower-downsavepａｓｓwordfuncｔiｏn。ThewｈoleｄesigniｎtheKEIＬdevｅｌopmeｎteｎviｒoｎmeｎt，uｓingＣlanguagｅmaｓterｃontｒｏlchiｐcoｎtｒoｌproｃeｄurｅstoaｃhiｅvemultifuｎctionａleｌｅｃtroniｃcｉpherlock。KeyＷordｓ：ＰasｓwoｒｄlocｋAＴ89S51StorageDisplayIｎfrarｅｄ目录TOＣ\ｏ＂1—2＂\h\ｕHYＰERLＩNK\l＿Toc1５８51摘要PＡGEＲＥF_Toc15851IHYPERＬINK\l＿Ｔoc2567６AｂｓtｒactＰＡGＥREＦ_Toｃ25６7６ＩＩHＹPＥRLINK\l_Ｔｏc7003引言PＡＧＥＲＥＦ_Toｃ70031HYＰＥRＬINK\l_Toｃ21５8３1概述PAGＥRＥＦ_Toc2158321。１课题背景和意义PＡGERＥF＿Ｔoc145９021．２电子密码锁的发展趋势PAGEREF＿Ｔoｃ78０8２ＨYＰＥRLINＫ\l_Tｏｃ11４502系统总体设计思路PAＧERＥF＿Ｔoc1１４５03HＹＰEＲLIＮK\l_Toc６522２。1系统设计要求PAＧＥREF_Tｏc６5223ＨYPERLINＫ\l_Ｔｏc209６52.2系统设计方案PＡGEREF_Tｏｃ２096533系统硬件设计与实现PＡGＥREF_Ｔoc76354HYPERLＩNＫ\l_Toc１81523。１主控芯片ＡＴ８9S51ＰＡＧＥREF_Toｃ１81５2４3.2存储模块AＴ24C02PAGERＥF＿Toc8１2473。３红外模块HＳ0038PAGＥREF_Toｃ268709HYＰERLIＮK\l_Toc2５1733.4显示模块LCD１602ＰＡGEＲEＦ_Toc2５１７3１0ＨＹPEＲLＩNK\l_Ｔｏc１８０513．5电源电路模块PAGEREF_Toｃ18051113.６键盘输入模块PAGEREF＿Toc３１43912HYPERLINK\l＿Toｃ１6243。7报警电路PＡGＥREF_Ｔoｃ16２４１3HYPEＲLIＮK\l＿Ｔoc1８８５03．８开锁电路ＰAGEREF＿Ｔoｃ1８850133。9复位电路PAGＥRＥF_Toc2８８0２1４ＨYPERLＩＮＫ\l＿Toc601３．1０串行通信电路PAGERＥF_Toｃ601１4ＨＹPERＬINK\l_Toc28５173。１1系统整体原理图PＡGＥＲEＦ_Tｏc28５１７16HＹPERLINＫ\l_Ｔoｃ2４２5０4系统软件设计PAＧEＲＥF_Toc24250174.1主程序设计PAGEREＦ＿Toc２1１８１１７HYPERLINK\l_Ｔｏc164８34.２键值判断设计PAGＥRＥＦ＿Toc1648318４。3开锁设计PＡGEREF＿Ｔoc23５64１９HＹPERLIＮK\l_Toc３5044。4密码修改设计PAＧＥRＥF_Toc35042０ＨYPEＲＬＩＮK\l_Toc9２284.５红外遥控设计PＡGＥＲEＦ＿Ｔｏc922８２34.6Kｅｉl编程软件介绍PＡGＥREF_Toc1５12424HYPＥＲLINK\l＿Toc507６5仿真设计PAGEREF_Tｏc5076275.１Proｔues仿真软件概述ＰAGＥREF_Ｔoc２7515275。2Proｔueｓ与Kｅil的连调ＰＡGERＥF_Ｔoc195822８5．3Prｏtuｅｓ与Ｋｅil的连调的仿真结果PAGＥREF_Toc２１７０２9５．4问题及解决办法ＰＡGERＥF_Toc3430HYPERＬINK\l_Toc20639结论PAＧＥREF_Toｃ２063９31ＨYＰＥRLIＮK\l＿Toc４172致谢PＡGEREF＿Ｔｏc4１7232参考文献ＰAＧＥRＥF_Toc３９08３３引言随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速,一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起,单片机的应用已经渗透到冶金、电力、建材、化工、机械、石油、食品等各个行业。单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人们带来的方便也是不可否认的其中单片机控制就是一个典型的例子。MCS—51系列单片机应用广泛,是学习单片机技术较好的系统平台，同时也是单片机微型计算机应用系统开发的一个重要系列。目前，单片机原理与应用教材大都采用汇编语言讲解和设计程序实例，但汇编语言学习困难。在实际应用系统开发调试中,特别是开发比较复杂的应用系统时，为了提高开发效率和使程序便于移植，现在多用Ｃ语言。在信息产业飞速发展的今天，我们生活中必不可需的设备都向着小型化、便携化、智能化、自动化的方向发展。所以电子密码锁随着快节奏的生活应运而生.在我国六七十年代还是传统的一把钥匙配一把锁，不管是单位还是个人每天都要认真检查是否锁上了门，而且钥匙还不能随便乱放，一旦不小心忘记放在哪里很可能就打不开门了。传统的锁也相当的不安全,会有一些不法分子想尽办法打开你的房锁去偷盗东西。电子密码锁的产生使得这些问题都不再是问题,我们只需简单的记住六位密码即可.１概述1.1课题背景和意义人们从前使用的锁不但不方便，而且安全系数也比较低.随着社会的进步和人们生活水平的提高,老式的锁已经跟不上人们的要求，况且人们对防盗的要求越来越高，特别是对使用的便捷性也有了更高的需求。因此近几年一种新型的电子密码锁应运而生，受到了人们的青睐。有报警功能的密码锁这时正为人们解决了不少问题。但是市场上的密码锁大部分都是用于一些大公司财政机构、价格高昂，一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价格低廉、性能灵敏可靠的密码锁,必将在防盗和保证财政安全方面发挥更加有效的作用。密码锁是现代生活中经常用到的工具之一，广泛应用于保险柜、房门、宾馆、车库等。电子密码锁克服了机械式密码锁量少、安全性能差的缺点,特别是使用单片机控制的智能电子密码锁，不但功能全,而且具有更高的安全性和可靠性.并且电子密码锁只需记住一组密码,无需携带钥匙，免除了人们携带钥匙的烦恼，被越来越多的人所喜欢。随着我国第三产业的飞速发展,电子密码锁会在不久的将来得到广泛的应用,方便社会和个人。1。2电子密码锁的发展趋势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，同时可靠性提高，成本也相对提高，所以只适合使用在安全性要求较高的场合,且需要有电源提供能量,使用还局限在一定范围,难以普及，所以对密码锁的研究一直没有明显进展.到了９0年代,美国、意大利、德国、日本、加拿大、韩国以及我国的台湾、香港等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的支持，从而推动密码锁走向实际应用的阶段.目前,在西方国家，电子密码锁技术相对先进,种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中,使之更加安全更加可靠实现大门的管理。我国于90年代初期开始对密码锁进行初步的探索。到目前为止,随着电子技术和信息技术的发展,电子密码锁的技术领域已发展的十分成熟。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.在其他技术领域还有遥控式电子密码锁以及卡片式密码锁等。2系统总体设计思路2．１系统设计要求单片机密码锁主要内容：用户可以自由设定密码、具有报警提示功能、可设置万用密码、具有掉电存储密码功能。2.２系统设计方案本系统采用以单片机为核心元件的控制方案。由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择,以获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑:性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些方面外,还有一些最基本的条件，比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中还要考虑开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等因素。基于以上因素本设计选用单片机AＴ８9S5１作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接AT24C02芯片用于密码的存储，外接LCD１６02显示器用于显示作用。其原理如下图1所示。显示电路显示电路电源电路单片机AT89S51报警电路键盘输入开锁电路复位电路红外遥控密码储存AT89S51图1单片机控制方案3系统硬件设计与实现3．１主控芯片AT89S５1在本设计中选用ATMEL公司的AT89Ｓ51单片机作为主控芯片.它是一款低功耗,AT89S51就是一款广泛应用的，高性能CMＯS8位单片机，由于系统控制方案简单，数据量也不大,考虑到电路的简单和成本等因素,因此在本设计中选用ATMEＬ公司的AT89S５1单片机作为主控芯片.主控模块采用单片机最小系统是由于ＡＴ89S51芯片内含有８B的E2PROM,无需外扩存储器,电路简单可靠，其时钟频率为0~24MＨz，并且价格低廉，批量价在１0元以内.AT89S51是一款功能强大的微型计算机,它可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比。单片机的最小系统是由复位电路、时钟电路和电源组成。复位操作有上电自动复位、按键复位和外部脉冲复位３种方法.本文采用的是上电复位它是通过系统外部的复位电路来实现的。根据电路原理可知电容两极板间的电压不能突变当单片机电源接通电源的瞬间单片机的9管脚会产生一个阶跃信号,所以RTＳ端维持高电平由于这个充电时间远远大于1ms，一般就可以实现对单片机的上电自动复位，即接通电源就完成了系统的初始化.初始化是为了让单片机从地址００00H开始执行，除此之外单片机要想正常工作还必须有时钟电路,时钟电路是产生时序的基础,单片机每执行一条指令都是建立在时序电路上的，为了能保证单片机执行指令的同步，电路就要在唯一的时钟信号控制下按时序的先后进行工作。它分为内部时钟电路和外部时钟电路。本文采用的是内部时钟电路，在ＭCS—51单片机的内部有一个高增益的反向放大器，其输入端为引脚XTAL1,输出端为XTAL２,只要在外部接上两个电容和一个晶振，就能够成一个稳定的自激振荡器.这里主要看一下电容和晶振的选择，晶振的大小与单片机的振荡频率有关，电容的大小影响着振荡器振荡的稳定性和起振的快速性,通常选择10～3０ｐF的瓷片电容。本系统电容选择为33pＦ，晶振为12MHｚ之所以选择这一频率的晶振是为了在进行单片机与电脑进行串口通信时容易产生和电脑时钟同步的波特率,另外在设计电路时,晶振和电容应尽可能的靠近芯片，这样可以提高系统的抗干扰能力,电源部分，电源与地之间可以接一个0。1uF的电容,它用来滤除电源的纹波,使单片机稳定工作，单片机最小系统如图3-1所示。图３－1单片机最小系统单片机引脚说明:VCＣ:电源电压输入端。GND：电源地。P０口：P０口是一个8位漏极开路双向I/O端口，每个引脚可以吸收8TＴＬ门电流。P0口当作数据输出时需要加上拉电阻,当P０口的I/O口被写“1”后，被定义为高阻抗输入状态.P0可以用于外部程序数据存储器，Ｐ0口可以是地址的低八位以及数据输出口。P1口:P１口是一个8位双向的Ｉ/O端口单片机内部加上了上拉电阻的端口，Ｐ1口缓冲器可接收的4TTL栅极电流输出。P１口的I/O口被写“1"后,内部上拉的是高的，可以作为输入，P1口外部下拉低时输出电流，这是因为有内部上拉的缘故。P2口:P2口是一个8位双向的I/O端口单片机内部加上了上拉电阻的端口，P2口缓冲器可接收的4ＴＴL栅极电流输出。当P2口的Ｉ/O口被写“1"后,内部上拉的是高的，可以作为输入，P2口外部下拉低时输出电流，这是因为有内部上拉的缘故.当Ｐ2口用于外部程序存储器或外部数据存储器时P2口是地址高八位输出.P3口：P3口是一个８位双向的I/Ｏ端口单片机内部加上了上拉电阻的端口,P３口缓冲器可接收的４TTＬ栅极电流输出.P3口的Ｉ／O口被写“１”后,内部上拉的是高的，可以作为输入，Ｐ3口外部下拉低时输出电流，这是因为有内部上拉的缘故。Ｐ３口除了普通I/O口功能，还有其第二功能P３。0RXD（串行输入口）Ｐ3。１TXD(串行输出口)P3．2/INT0（外部中断0)P３．3／IＮT１（外部中断1)P3．4T0（T0定时器的外部计数输入)Ｐ3。5T1（T1定时器的外部计数输入)P3。6／WR（外部数据存储器的写选通）P3．7／ＲD(外部数据存储器的读选通)ＲST:复位引脚高电平时MＣU复位，复位信号输入端口，当MCU要复位时，给与此引脚高电平，高电平持续时间是不少于两个机器周期的时间。AＬE／ＰROG：地址锁存使能以及编程脉冲信号端口。当单片机访问外部的存储器时，地址锁存使能锁存地址低八位.通常情况下,ALＥ引脚输出单片机外部振荡器的频率的1／6的频率输出。应该注意到的是:当用于单片机扩展外部的数据存储器时,它会少一个ＡLE脉冲。如果你想禁止ALE输出可以设置为0在ＳFR8ＥH地址。此时，ALE只有在执行MOＶＸ，MOVC指令时ALＥ才起作用。此外，ALE引脚倍稍微拉高。如果微处理器在外部执行状态ＡLE的禁令，设置无效。PＳＥN:程序存储器允许输出控制端，在读外部程序存储器时PSEN低电平有效，以实现外部程序存储器单元的读操作。EＡ／VPP：外部程序存储器访问允许.当/EA接高电平时，单片机读取内部程序序存储器，当扩展有外部ROＭ时，当读完内部ROM后自动读取外部ROM,当/EA接低电平时，单片机直接读取外部程序存储器。ＸTAL１：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端.XTAL２：片内振荡器反相放大器的输出端。3.2存储模块AT２４C02存储模块的设计是把WP引脚接到GＮD上因为要让器件进行正常的读/写操作，把SDＡ串行数据/地址与单片机的Ｐ3。7引脚使ＡT24C02与单片机进行所有数据的发送或接收，把SＣK串行时钟引脚与单片机的P3。6引脚相连接，让单片机产生一个ＡT24C０2工作的时钟,使其正常的工作。存储模块电路如图３-2所示。图3—２存储模块AT２4C0２硬件结构AT２4C0２的特点:数据线看门狗定时器；可编程复位门级；高数据传输速率４00kHz速率和I２C总线;2．7V至7V电压;低功耗CＭOＳ工艺兼容;１6bespate写缓冲区;反撇写保护芯片;高低电平复位信号输出；100万擦除周期；保存长达100年。定义如下的总线状态,见图3－3。图3—3总线时序总线空闲(状态Ａ）数据线和时钟线都保持高电平状态。起始信号(状态B)时钟线保持高电平期间,数据线从高电平到低电平的跳变作为I2C总线的起始信号。所有操作都必须以起始信号为前提。停止信号（状态Ｃ）时钟线保持高电平期间，数据线从低电平到高电平的跳变作为Ｉ２Ｃ总线的停止信号。所有操作都必须以停止信号结尾。数据有效(状态D)起始信号之后,在时钟信号保持高电平期间，数据线传送的数据有效。数据线上的数据必须在时钟信号为低电平时改变，以传输下一字节的数据。每传输一字节的数据，就会有一个时钟信号的暂停。数据传输都必须以起始信号开头，以停止信号结尾.在起始信号和停止信号期间传输数据的总量大小由主器件决定,理论上是没有限制的.但是在写状态下只有最后16个周期传送的数据会被写入。如果待写入的数据超出了这个限制,会根据先入先出的原则覆盖掉前面的数据。图3-4地址控制字节图3-4地址控制字节每一个被寻址到的从设备，在成功接收一个字节的数据后,都必须产生一个应答信号。主设备必须增加一个额外的时钟信号，接收从器件对收到数据的响应。器件应答的方式是在响应时钟周期时将SDA线拉低，表示其已收到一个8位数据。如图3-4.当然，调整时间和保持时间都必须计算在内。主器件在传送完最后一个字节的数据之后,不传送应答信号,从而向从器件标明数据传送结束。在这种情况下，从器件必须保持ＳDA高电平,使主器件可以产生停止信号。当AＴ２4C０2在内部读写周期内是不会产生任何响应信号的。３。3红外模块ＨＳ0038红外数据传输的特点：成本廉价、建设工程期短、适应性好、扩展性好、设备维护上更容易实现.使用红外模块进行传输，丰富了系统的功能,提高了系统的可操作性,因而达到了交互式与智能化。红外数据传输广泛地运用在红外遥控系统和车辆的监控、门禁系统、小区的安全防火系统和传呼系统、身份的识别、非接触RＦ的智能卡等。工业设备中,在高压,辐射、有毒气体、粉尘等环境下,采用红外遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。一体化红外线接收头三个管脚分别是地、+5V电源、解调信号输出端接在单片机P3。3引脚上。利用外部中断进行数据的接收。下图3—5为红外模块硬件结构.图3-5红外模块硬件结构红外线接收器大都将信号的接受、放大、检波等集于一身，而且可以经过编码解码时单片机收到可识别的信号源。这样一来便会减少硬件设计过程中的麻烦,使电路简单化，且应用起来比较方便。下图为红外一体化接受头HＳ0038,外观图如图所示。图3-6红外接收元器件3.４显示模块LCD16０2如果想要了解系统的运行与工作状态显示器是不可缺少的，显示器是一个典型的输出设备并且它的实际应用也是极为广泛的,几乎所有的电子产品都会使用到显示器其差别仅在于显示器的结构类型不同而已。最简单的显示器可以是ＬＥD发光二极管或者数码管,它可以给出一个简单的开关信息或者数字显示，而需要显示复杂的完整的信息上述的器件就不能胜任,而液晶的出现就很好的解决了这一问题，它不仅显示内容丰富而且好节约了单片机的管脚资源。本设计采用的是液晶显示LCD１６０2。LCD1602内部的字符已经储存了不同的字符形式，每一个字符都有一个固定的代码,其代码与标准的AＳCII字符代码一致.因此只要写入显示字符的ASCII码即可，这种标准化的设计给使用带来很大的方便。比如英文字母“C"的AＳCIＩ代码是０１0０0011（43Ｈ）,显示时单片机往液晶模块写入显示指令，模块就会把地址为43H中的点阵字符图形识别出，并会在液晶屏相应位置上看到字母“C"。LCD１60２液晶显示与单片机的连接可以分为两种方式:总线方式和模拟口线方式.在实验中,我们常采用模拟口线连接方式。如图3－7所示.图３－7显示模块硬件结构目前市场字符液晶绝大多数是基于HD４4780的液晶芯片，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780的写控制程序可以很容易地应用到市场上大部分的字符液晶。LＣD16０2液晶的几个特性：+5Ｖ电压、对比度可调、内含复位电路；提供各种控制命令,如:清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能；有80字节显示数据存储器DDRＡM；内建有１60个５X７点阵的字型的字符发生器CGRＯM8个可由用户自定义的5X7的字符发生器ＣＧRAM。表3-1LCD液晶屏引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1ＶＳS电源地９D２ＤatａＩ/Ｏ2VDD电源正极10D３DaｔａＩ/O3VＥE液晶显示偏压信号1１Ｄ4ＤaｔaI/Ｏ4RS数据／命令选择端（H／Ｌ）12D5DaｔaI／O5R／W读写选择端（Ｈ／L）13Ｄ6DａtaI/O6E使能信号１4Ｄ7ＤａtａI/Ｏ7D0DaｔａI/Ｏ１5BLA背光源正极8Ｄ１DaｔaI/O16BLK背光源负极LCＤ1602采用标准的１６脚接口，其中VSＳ为地电源,VDD接5V正电源,VEE为液晶显示器。ＲS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器.RW为读写信号线，高电平1时进行读操作,低电平０时进行写操作.Ｅ端为使能端.D０~D7为8位双向数据线。3.5电源电路模块控制系统主控制部分电源需要用5Ｖ直流电源供电,其电路如图3－８所示,把有效值为220Ｖ频率为５0Hz单相交流电压转换为幅值稳定的5V直流电压。其主要原理是把单相交流电，经过电源变压器降压。由于输入电压为电网电压，一般情况下所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而电源变压器的主要作用是起到降压作用。降压后还是交流电压,所以需要整流电路把交流电压转换成直流电压.由于经整流电路整流后的电压含有较大的交流分量，会影响到负载电路的正常工作。需要通过低通滤波电路滤除交流成分使输出电压平滑稳定。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受负载电阻变化和电网电压波动的影响,从而获得稳定性足够高的直流电压。本电路使用集成稳压芯片ＬM7８0５解决了电源稳压问题，在稳压芯片的前段分别放置两个电容主要是为了滤除电源中的高低频干扰而在芯片之后又经过一级的滤波以使电源更为洁净,并在电源输出端加上LED以此来显示电源的开关状态.图3-8电源电路硬件结构3。6键盘输入模块键盘是单片机十分重要的输入设备,是实现人机对话的纽带。键盘是由一组规则排列的按键组成，一个按键实际上就是一个开关元件，即键盘是一组规则排列的开关.根据按键与单片机的连接方式不同,按键主要分为独立式按键和矩阵式按键,有了这些按键,对单片机的控制就方便多了。本设计按键数量较多，所以采用矩阵式按键以节省I/O口线。将16个按键分为４排4列排列好,如图３—9矩阵键盘硬件结构。当有一个键按下时，通过某一边引脚赋低电平,扫描全部引脚看是否与最初的赋值一样，不一样则根据相应的算法（通过改变后的值与初始值相或,根据结果赋值）确定是哪个键按下。图３—9键盘模块硬件结构键盘为4×4形式，按键包括阿拉伯数字0~9，以及锁定、更改和改密三个应用按键。当用户需要输入密码或修改密码时，按下相应按键即会与单片机产生信号，并会执行相应的程序。３。7报警电路当密码输入两次的数值与所设定的参数值不同时,单片机AT89C51便通过P２．７口控制三极管来驱动扬声器报警,当输出低电平时三极管截止，当输出高电平时三极管导通扬声器报警.如图3—10所示。图3-１0报警电路硬件结构３.８开锁电路开锁电路的功能是当输入正确的密码后密码锁将被锁定，既开锁。当单片机P2。６引脚发出信号经三极管放大后,触动电磁阀即会把锁打开.一旦输入密码，单片机便会与初始密码进行比对，如果密码输入两次都与原始密码不相符即会报警.其原理图如图3—11所示。图３－11开锁电路硬件结构3.9复位电路能让单片机运行起来的最小硬件连接就是单片机最小系统电路，5１单片机的最小系统电路一般包括工作电源、振荡电路和复位电路等几部分。复位电路(图3-12是单片机复位电路）具有上电自动复位和手动复位的双重功能.单片机的ＲST引脚是复位信号的输入端,复位信号是高电平的时候才有效，其有效时间应持续２4个震荡脉冲周期(即2个机器周期)以上;通常为了保证应用系统能够准确地复位,复位电路应使引脚RST脚保持10ms以上的高电平状态.只要ＲST保持高电平，单片机就会自动循环复位.当RST引脚从高电平状态转为低电平状态时，单片机退出复位状态，从程序存储器的00００H地址开始执行用户程序。电容C3和电阻R5组成上电复位电路。上电瞬间ＲSＴ引脚获得高电平,随着电容C１1的充电，RST引脚的高电平逐渐下降。只要高电平保持足够的时间,单片机就能完成复位。手动复位的原理与此类似.图３-12复位电路硬件结构3．10串行通信电路随着计算机在各个领域的广泛应用和智能化控制的发展，多微机系统和计算机网络技术的普及，计算机的通信功能显得越来越重要。计算机通信是指将计算机技术和通信技术相结合完成计算机与外部控制设备或计算机与计算机之间的信息交换或信息处理,按通信方式可以分为两大类：并行通信与串行通信。并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送，并行通信控制简单、传输速度快,但是由于传输线较多长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在一定的困难。串行通讯传输线少，长距离传送时成本低且可以利用电话网等现成的设备所以本设计采用串口与单片机进行通信。大多数PC机都有一个串行通讯端口，RS-２３2主要用于计算机之间进行数据的交换与通讯RS—232通讯接口是电子领域的一种标准化传输接口，主要是为了进行远程传输与通讯连接终端设备的物理接口.RS—23２采用非平衡连接在这个线路中信号的电压都使用一个公共的接地线,所有信号电压都加到一条导线上为了能提高串口通信的抗干扰能力和数据传送距离，RＳ—23２芯片的信号和电平采用负逻辑电平,直流电压值在-１5至－5Ｖ芯片规定为逻辑值“1”，直流电压值在＋5至+1５Ｖ芯片规定逻辑值“０"，直流电压在—５至+5V为过渡区.由于单片机输入与输出为TTL电平这与ＰC机所执行的串行接口标准不一致数据无法正常传输。因此要实现单片机与PC机之间的数据通读,必须进行电平转换。一般常用的电平转换器件有ＭC１488、MC148９及MAX2３2等,但MC1488、MC１48９需要±12V电源，这对于不具备±1２V电源的单片机系统是非常不便的。故本系统使用ＭAX2３2实现电平转换。单片机的第10、11管脚与MＡX23２芯片的11、1２管脚相连并互相传送数据通过MAX232芯片将单片机的TＴL电平转换成电脑所能识别的电平。电路原理如图3-13所示.图３－13串行通信电路硬件结构3．11系统整体原理图智能电子密码锁的基本原理是：从矩阵键盘输入一组密码,单片机把该密码和设置密码进行比较，若输入的密码正确,则控制电磁锁动作，将电磁锁抽回，从而将锁打开;若输入的密码不正确，则要求从新输入,并记录错误次数，如果2次错误,则被强制锁定并报警。如下图３-14所示:图３-１４系统整体原理图4系统软件设计软件设计主要包括了主程序设计、键盘扫描设计、密码修改设计、开锁程序设计以及红外遥控设计五个方面。本设计采用Ｋeｉl编译器来进行软件的编程。4．1主程序设计图4-1主程序流程图设计主程序主要完成了系统的初始化、按键扫描、按键功能、以及调用显示等功能.主程序部分如下:ＥnbitP8将LＣD的en引脚连接到单片机的P8RwｂitP9ＲｓbitP１０SpｅakeｒbｉtP2．7OpenｂitP2。6开锁电路的控制端连接到P2。6口4。2键值判断设计键盘扫描和键值读取程序主要判断矩阵按键是否按下，按下的是哪一个键,并求出按键的键值。矩阵键盘的识别方法有多种.相对来说,矩阵式键盘的软件设计最终实现以下功能：是否有按键被按下；消除抖动;确定哪个键被按下，若按键闭合了一次,操作也只能是一次.键功能程序键功能程序键值=‘0-9’键值=‘0-9’密码输入程序Ｎ键值=‘锁定键值=‘锁定’开锁程序键值=‘改密键值=‘改密’改密程序Y改密程序键值=‘键值=‘更正’设置程序Ｙ设置程序Ｎ键值=‘确认’确认程序Y键值=‘确认’确认程序结束结束图4-2键盘流程图设计键盘程序如下：if((0<kｅydata)&&(4＞keｙdatａ）｜｜(4〈keydaｔa)＆＆(8〉keydata）｜｜（8〈kｅｙdata)＆&(１２>keydatａ）|｜ｋeydata==1４)//在0-9之间的数字通过passwoｒd[i］=keydata；/／键盘值进行保存keｙｄaｔａ=0；//把键盘值置其它值，不被其它利用，以一样i＋+；4。3开锁设计当输入密码正确时,单片机输出低电平，控制继电器工作，模拟开锁动作,同时，当输入密码或开锁成功时，蜂鸣器发出相应的提示音。初始化初始化按开锁键输入密码确认程序所输入密码正确Y开锁成功开锁程序输入次数加1次数>2?报警程序返回NYN图４－3开锁流程图设计开锁程序设计如下:whｉlｅ（1）｛if（kｅｙdata==4）//锁定功能{P３_6=0；EＸ1=１；gotostaｒｔ；4。4密码修改设计输入密码前，要先将正确的密码从存储器24C0２中读出，并存放在单片机RAM从40Ｈ开始的６个单元中。６位密码锁由矩阵按键输入，输入的密码存储在单片机RAＭ从3０Ｈ开始的6个单元中，每输入一位密码，都要和正确的密码进行比较;若全部6位密码均输入正确，显示密码正确信息;若输入的密码不完全正确，则进行第二位输入，若输入3次仍不正确，则报错。输入密码时，还要打开定时器Ｔ0,使定时器T０工作，当计时到30s时,若输入的密码不正确或未输入密码，则显示出错信息。密码修改程序用来设置新密码，当输入的开锁密码正确后，可重新设置新密码,输入的新密码暂存在单片机ＲAM从40H开始的单元中,然后,调用存储器子程序,将4０H开始的6位密码存储在24C02中。密码程序密码程序初始化按下设置键输旧密码确认程序所输入旧密码正确输新密码确认程序设置成功输入次数加1大于2报警程序NYNY返回确认程序再次输新密码两次新密码输入相同NY图4-４密码修改流程图设计密码程序如下：iｆ(keｙdatａ==33）//确定进入密码比较｛ｋeyｄata=0；panduan：i=０；fｏr（j=0;j〈6；ｊ++）｛ｌ+=passｗｏrd[j]；k+＝Randｏm＿Read(ｊ)；｝if（ｌ！=k)/／密码不同进行处理{l=0;k=0;LCD_Wrｉte_String(0，0,bb);DelayMｓ(1000);ａ1＋=1；if（ａ1==2）｛while（1）Ｐ3_7=１；P３＿6=0;}//两次错误发出报警gotosｔart;//第二次输入密码4。5红外遥控设计HS008并反相后输入到单片机的P３．2引脚，接收的信号由单片机进行高电平与低电平宽度的测量,并进行解码处理。解码编程时，既可以使用中断方式，也可以使用查询方式。图4-5红外遥控流程图设计4。6Keiｌ编程软件介绍单片机的开发离不开必要的硬件,同样也离不开软件，编写的汇编语言源程序要变为ＣPU可以执行的机器码有两种方法,一种是手工汇编，另一种是机器汇编.随着单片机开发技术的不断发展，单片机的开发软件也在不断的发展，Kｅil软件是目前最流行开发51单片机的软件.在硬件电路设计好的同时，也需要软件的开发及使用。目前单片机类的课程设计大多采用Keｉl软件来进行程序的编写.Keil不仅支持C语言还支持汇编语言.支持不同型号的MCS系类的51单片机的型号.Kｅil软件已从早期的第一代发展到第四代了，有了更强大的功能.这款软件的操作方法也很简单,甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单,这样可以把复杂电路的输入信号直接用信号发生器给定，或是用电源来给定通过对电压电流的调节来实现.Keｉl工程的建立打开已安装好的开发环境，进入界面后选择ｐroject然后在其下拉菜单中选择nｅwprｏjｅct选项如图4—６所示。这样就能新建一个工程,在选定的路径下建立一个名字叫做abｃ的文件夹如图4－７所示,在ａbc文件夹中建立了一个xyz.ｃ文件之后点击保存按钮就会出现如图4-8所示的画面在此对话框中选择Atｍel之后会弹出一系列的单片机在本次设计中选用的是5１单片机,完成后在选Targｅt1下的ＳourceGrｏuｐ１选择Add把xyｚ。c文件加载到里面在xyｚ.c下添加所编好的C语言程序或是汇编语言程序，如果程序是分开写得就可以添加多个子程序还有主程序，每个程序中必须有头文件否则编译不会通过，会显示有错误。等编译.hｅx文件时就要在此文件夹下找到。所有程序都加到工程项目文件夹中后就可以对其进行编译了。编译成功后,下方会有对话框显示，有几个错误,分别是在那几个位置。直接单击错误这条信息就可以索引到源文件中。如图所示4-9所示。５仿真设计5。1Protues仿真软件概述Pｒoｔues是目前使用比较广泛的单片机类的仿真系统的软件之一，它可以实现的功能比较多，可以实现程序与原理图的连调，也可以单独作为绘制原理图的工具使用,与Prｏtel有着过之不及的功能,于此同时还可以进行PCB版图的生成,在方法中与Ｐroteｌ类似。此款软件及绘制原理图、PＣB版图和仿真于一身.Ｐrotues此款软件的使用比较简单。在运行环境搭载好的前提下，打开ISIS直接进入到主界面,在左边栏框中有一个快捷键P(从库中选取），点击后出现一个对话框然后输入想要查找的元器件即可。之后在单击确定按键所选器件就会显示在界面左上角的小框中此时点击鼠标左键就会放到图层中,然后直接把鼠标放到接头处就会显示一个画笔的标志此时按住鼠标左键就可进行连线了。如图5—1所示为绘图界面。5。２Protues与Kｅil的连调在进行连调之前必须确保程序是完整的，原理图也是没有错误的。还要在正确的运行平台下进行操作。检查没有错误后,打开原理图,点击单片机就会出现一个对话框如图5-2所示，然后把生成的。hｅx文件添加到里面即可实现。在这里比较重要的就是。hex文件的生成过程。首先把已编写好的程序加载到Ｋeil软件下进行编译如果没有遇到任何错误后,就直接点击工具栏中的就会弹出如下图所示的对话框，然后选择相应的选项就可以生成．hex文件了。之后再按照生成的的路径去寻找这个文件。找到之后加载到之前点开的对话框上即可。在此后点击运行按键就会进行仿真了，按照设计的功能去调试就可以了.图5－25.3Pｒotuｅs与Ｋeiｌ的连调的仿真结果系统仿真运行环境下的结果如图5－3所示。图5－3系统仿真图开锁仿真图如5—4所示。图５－4开锁图更改密码图如5-5所示。图5-5更改密码图输入错误密码报警如图5—6所示.图５－6报警图5.4问题及解决办法在本系统的软件设计过程中,遇到了很多问题。首先是对软件的开发环境Ｋeil的运用有些模糊、对它的操作过程需要看专业书以及向同学请教才能完成！其次是用C语言编程，这对于我来说可是一件十分困难的事情,最终是在同学的帮助之下才得以完成。而在Pｒｏtues仿真过程中，也遇到了同样的问题，最后通过网上的教学资料对其使用有了一定的了解。而在仿真软件中,并没有红外一体化接收头HＳ0０３8，所以在同学及指导老师的帮助下采用55５振荡器模拟仿真,一旦有信号发射或接收将会有波形显示来模拟仿真.结论本设计是基于单片机实现电子密码锁，基本完成了按键有效提示、输入错误提示,控制开锁电平、控制报警电路、修改密码等多种功能。本系统具有结构简单,硬件较少，容易实现,性能稳定可靠，成本低等特点.在设计过程中，我查阅大量的相关资料，详细的了解了各个芯片的作用,如何工作，工作原理,个个芯片引脚的连接方式。对系统硬件的设计，电路原理图以及仿真,软件流程图和具体的汇编语言的设计都有了相应的提高。此次设计涉及到了Proｔuｅs和Proｔｅｌ９9和一些单片机指令,通过近段时间的使用，对这些有了更深的了解.对于软件部分的Keｉl软件的使用,是我们对汇编语言以及C语言又有了更深一步的了解.通过完成设计，我们对所学的知识有了更深刻地了解，实现了从理论到实践再到理论的几个飞跃，也更加了解到科学知识应该以服务社会为目的,只有掌握了足够的知识才能更好的为社会贡献我们的力量。我学会了利用所学知识以技术上的知识解决问题的能力.致谢时光飞逝,转眼间又到了毕业的季节.两年在北京联合大学的学习，让我真正感受到了大学的生活是那么美好。在即将离开之时才发现心中的不舍是那么的深刻.舍不得与同学间深刻的友谊，舍不得与老师间温暖的问候,更舍不得校园里象牙塔般的快乐生活!在校园的生活的最后篇章里，我想要把我全部的感谢感激一一的倾诉出来。首先感谢我的母校，其次感谢我的任课老师，在我人生中最迷茫的时候为我指点迷途,带我走进那梦想般的灯塔!还要感谢我的论文指导老师张巧杰老师,张巧杰老师最为外聘老师对我们论文的指导十分认真,每周都会带着自己论文完成情况以及论文中遇到的问题去找指导老师,老师会耐心的为我们解答，并且还会关心我们每个人的实习生活状况,给予鼓励和激励！我衷心的感谢指导老师.当然，不会忘记陪伴我两年的同窗同学，一起风风雨雨走过的两年，真的是学生时代的一笔财富!我们一起学习，一起欢笑,一起面对每个清晨和日落.校园里到处都是我们的影子，在操场上、在教室里、在图书馆、在实验室...每个同学都很珍惜这两年的时光!最后我不会忘记我的父母，感谢他们一直以来的照顾！我最大的幸福是有你们一直都在！即将和学校离别，纵然我有许多的不舍,但是面对社会我依然会充满了信心.因为我知道在我的身边有许多朋友的陪伴,感谢我的大学，感谢我的老师，感谢我的同学们！参考文献［1］李叶紫，王喜斌，胡辉，孙东辉．MCS—51单片机应用教程［M］．北京：清华大学出版社２004：２9—３5.[2］夏路易，石宗义．电路原理图与电路板设计教程PRＯTEL99SＥ[Ｍ］．北京:北京希望电子出版社2０0４：５６-59．［３]王福瑞编著,单片微机测控系统设计大全．北京航空航天大学出版社，１９99［4]李华，MＣＳ-51系列单片机使用接口技术.北京航空航天大学出版社,１99０［5］余永权,Flaｓｈ单片机原理及应用．北京:电子工业出版社,１997[6]潘新民、王燕芳。《微型计算机控制技术》．北京:人民邮电出版社:2004：85—11２[7]兰吉昌，《５1单片机应用设计百例》。北京:化学工业出版社，2０0９：220—２30[8］曹素芬，单片微型计算机原理与接口技术［Ｍ］。沈阳:东北大学出版社，１9９5．[9］吴金戎，805１单片机实践与应用［M］．北京：清华大学出版社,2002.［10］于永，戴佳,刘波.51单片机Ｃ语言常用模块与综合设计实例精讲［M］．北京：电子工业出版社，2008第二版.［11]周润景，张丽娜.基于PRＯTEUS的电路及单片机系统设计与仿真[M]。北京：航空航天大学出版社,2０06。P３2１～P326[12］肖婧，单片机系统设计与仿真—-基于PROＴEUＳ[M］.北京：北京航空航天大学出版社，２0１0。［１3］胡烨、姚鹏翼、江思敏。《Proｔel99ＳＥ电路设计与仿真》．北京：机械工业出版社,2０02：10０－１70［１4］ＪohｎｓoｎＪB。ThｅMｕltiｂuｓDｅsigｎGuideboｏｋ.ＭcＧｒaｗHilｌBooｋCompany,１９9５［15］BorkoＨ，BernierCＬ.Iｎｄexｉngconceｐｔsandmｅtｈods.NewYｏrk:Acadｅmic基于5１单片机指纹电子密码锁设计摘要随着人民生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变得尤其突出，传统的机械锁由于其构造简单,安全性低，无法满足人们的需求.随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器，所以具有防盗报警功能的电子密码锁控制系统逐渐代替传统的机械式密码控制系统，克服了机械式密码锁控制的密码量少，安全性能差的缺点.在传统的身份认证中，我们往往使用密码加密法，但是这种方法只是"防君子不防小人"。在高明的黑客眼里，由几个字符组成的密码脆弱得不堪一击.现在，科技的发展让我们有了新的选择--生物识别技术。将生物识别技术应用于笔记本、门锁等方面,可以对文件、财产起保护作用，并且可以进行身份识别.生物识别技术的发展主要起始于指纹研究，它亦是目前应用最为广泛的生物识别技术。本设计开发了一款基于单片机的指纹识别电子密码锁系统.该系统以STＣ89C5２单片机作为模块核心，通过串口通信控制ＺＦM—６0指纹模块实现录取指纹并存储指纹数据，并通过HS128６４－15C液晶显示比对流程及比对结果，辅以直流继电器与发光二极管模拟开锁的动作。本系统具有体积小、性价比高、传输速度快、适合家庭及单位使用。关键词:单片机，密码锁,指纹识别５1siｎｇlｅfinｇerprint-basｅdｅlｅｃｔronｉccodeｌｏｃkdesｉgnABSTRACＴＷｉｔｈtheimｐｒｏvｅｍeｎtｏｆpeoｐle＇slivingstandardｓ，howtｏacｈｉevefａmｉlｙsecｕritｙiｓsuehasbｅcomｅparticularlｙprominｅnｔ，thetraditionalmecｈaｎicａlloｃksbeｃauseｏｆitssｉｍplesｔruｃture，ｌowｓecｕrｉtｙ,cａnnotmeetpeople'sｎeeds．ＡselectrｏniｃprｏdｕctstｏiｎｔellｉｇｅntminiaｔｕrizedaｎｄtheｃontiｎｕouｓdevelｏpmentofＳＣMhasｂecometｈeeｌectroniｃｐroduｃｔｒesｅａrchａnddｅveｌopｍentprｅfeｒredｃoｎｔroller，theｅlｅctroｎｉｃｌocｋcｏntrolsysｔeｍwithaｎｔｉ-tｈefｔaｌarｍfｕnctiongｒａduallyｒeplaceｔhｅtraｄiｔionａlmechａnｉcａlcontroｌsystｅmswｉtｈcoｄe，overcomｅpasｓwｏrdlｅss，poｏｒsafetyperｆorｍanceshortcomiｎgsofmechanicaｌlｏｃkcontrｏl。Intｒaｄitionalｉdentity，ｗetｅndｔouｓeｐaｓswordｅncrypｔionmetｈod，buｔthｉsmethoｄonly"aｎtｉ—anti-vｉｌlaｉnisnotａｇentｌｅｍaｎ。＂Ｉnｔｈeeyesｏfcleｖerhackｅｒｓ，pａｓswoｒdcｏnsistsｏfｓeｖeraｌchaｒaｃｔerｓfragilｅtooｖｕlｎerａblｅ.Noｗ，ｔhedevｅlｏｐmenｔofscienceandｔechnologysoｔhａtwehaveaｎｅwｏptｉon-bｉｏmｅtｒｉcs。Thebｉometｒictｅchnｏlogyusediｎnoteｂook，doorｌockｓ，etｃ.,theｙcaｎfilｅfｏrprｏtectioｎｏfprｏperty，andcanbeidenｔifiabｌe.ｂiomeｔrictechnoloｇyinｆinｇerprｉntpｒｉmaryorigｉnresearch,ｉｔｉsalsothemｏｓtｗidelｙusedbｉometrictｅchnoloｇy。ＴｈesystemdesｉgnｏｆfｉｎgeｒprintｒecognitionelectｒonpasswｏrdｌockbasedｏnＳｉnglｅ—chｉpmicroｐrｏcessoｒisｄeｖeｌｏpedinthethｅｓiｓ．ThｅsystemＳＴC8９C5２MＣＵaｓtｈｅcoｒemodule,tｈrｏｕghｔheserｉａｌcommｕnicatｉoncｏｎtｒｏlZＦM—６0fingerpriｎtmｏｄuleｆorｔakｉngｆingerpｒintsandstoｒeｆinｇeｒprintdataandliqｕｉdcrｙsｔaｌdｉsｐｌaybｙHS12８64—15Cratiｏthanｏnｔhepｒocｅsseｓanｄreｓｕlts,suppｏrｔｅdbysiｍulａtｉonofDCrelaｙsaｎdLEDsuｎlｏcｋactｉon。Thesyｓｔemissmall,cｏｓt-effｅctiｖe，aｎdｆaｓtaｎdｓuｉtablｅforfａｍilｉesａnｄunitｓ.ＫｅyWoｒds：Ｓingle－chiｐmicｒoprocessoｒ,passｗｏｒd，Fingeｒｐrintrｅcｏｇnitｉｏn目录TOＣ\ｏ＂1－３"＼f\h＼ｚ＼ｕ第一章绪论PAＧEREF＿Ｔoc46０440888\ｈ1HＹPERLＩNK\l＂_Tｏc46044０8８9"1．1课题研究意义PAGEREF_Ｔoｃ4604４０889＼h１HＹPERLINK\l”_Toｃ４604４0890”1．２国内外指纹密码锁发展历史及现状PAGEＲEF_Toc46044089０\h３1．3本文主要内容PAGＥREＦ＿Ｔｏc4６04４089１＼h４第二章整体设计方案ＰAGERＥF_Ｔoc460440892＼h5HＹＰEＲLＩNK\l”_Toc4６04４089３"２．1方案比较与论证PAＧEＲEF＿Toc460４4089３\h52.2系统总体设计９４\h７2。2.1系统功能描述PＡＧEREF_Tｏｃ４６0４40895＼h72.2。2系统总体框架PAGＥＲEＦ_Toｃ46044０８96\h７ＨＹPＥRLＩNK\l”_Ｔoc4６04４０897＂2。3本章小节PAGEＲEF_Toc46044０897\h8ＨYPEＲＬINK3。1。1STC８9Ｃ５２单片机介绍PAGEＲEF_Ｔoｃ4６044090０＼h9３．１．２外部晶振设计PＡＧＥREF＿Tｏc460４4０9０1＼ｈ12HYＰＥRLIＮＫ\l”_Ｔｏｃ４６０４40９02"３.1。3复位电路设计PＡGERＥF_Ｔoc460440902＼h13HYPEＲＬIＮK３。２指纹模块设计PAGＥREＦ_Toc46044０903\h15HYPＥRLＩNK3。2。３指纹模块指令PＡGEREＦ_Toc460440906\h183.2。4指纹模块接口电路设计PＡGEＲEF_Ｔoc4604４09０7\h2１HYPＥRLINK\l”＿Toc46０4４０908”3.3按键电路设计PAGEＲEＦ＿Toc460４40908\ｈ2１HＹPERLINK\l”_Ｔoｃ460440909”３.4液晶显示模块设计PAGＥＲEF_Toc4６０44０909\ｈ23HYＰERLＩNK3．４.2FYD12864指令说明ＰＡGEREF_Toｃ4604４0911\h２４HＹＰERLＩＮK\l＂_Toｃ46０4409１2”3。4.3FＹD12８6４液晶显示接口电路设计PAＧEREF＿Ｔoc46０４４０９12\h２9HYPERLINＫ4.1系统工作过程分析PAGＥＲＥF_Toc４６0４40915＼h32４。2主程序流程图PAＧＥREＦ_Toc46０４40９１6\ｈ334.3键盘程序流程设计PAGEＲEF_Toc460440917\h3５HＹＰERLＩNK\l”_Toｃ４６044０918”4.4LCD显示模块程序流程设计PＡGEＲEF_Toc４604４0918\ｈ35HYPERLＩNK4.5指纹识别程序设计PＡGEREF_Ｔoｃ460４40919＼ｈ３64．5．1指纹模块通讯协议说明PAGEREF＿Toc4６04409２0\h3６HYPERLINK\l”_Tｏc46０4４0921”4．５.2指纹模版的采集存储PAＧＥREF＿Toc460440９21\ｈ38ＨYPERLＩＮＫ\l”_Ｔoc4６0440922”4．5.3指纹比对程序设计PＡＧEＲEF＿Toc4６０4409２2\h394。6Keil编程PAGＥREF_Toc4604409２3\h4０HYPＥRＬINK\l”_Toc４6０44092４”4．７本章小结PAＧEREＦ_Tｏｃ46044０924＼h4１5.３小灯、继电器的调试ＰＡＧEＲEF_Toc４60４４0928\ｈ45HYPEＲLINＫ5。4液晶的调试ＰAＧEREＦ_Toｃ４604409２9\h４5HＹPERLＩNK参考文献ＰAGＥREF_Ｔｏc4６０4４0933\ｈ4９附录一PAGEＲEF_Tｏc46０4409３4\h５0附录二ＰAGＥＲＥF_Ｔoc4６0440935\h５1HYPＥＲLINＫ\l”_Toｃ４604４0９36＂英文原文PAGＥＲEF_Toｃ46044093６\h56HＹPEＲLINＫ\l＂_Toc460440937”中文翻译ＰAGEREF_Toc4604４０９3７＼h6５第一章绪论我们今天的工作生活中,很多场合需要身份验证.而基于传统的标志的身份认证技术由于受到证件伪造以及密码破解等手段的威胁，逐渐表现得有些不足。如何保护自己的重要文件，如何保证自己的隐私不被泄露?在传统的身份验证下，我们倾向于使用密码加密方法,但这种方法“只是防得住君子,防不住小人"。在高明黑客的眼中，密码由几个字符脆弱得不堪一击。现在,科学技术的发展,使我们有了新的选择-生物识别技术。在笔记本，门锁等加上生物识别的技术,它们可以对文件财产进行保护,并且是高安全性，高效率的.生物识别技术是基于对人的外貌,声音和对其它生物特征身份验证的科学解决方案，现有的生物识别技术，包括指纹识别技术一般，掌纹识别，视网膜识别，虹膜识别，脸部识别技术，语音识别技术和手写识别技术［1］。生物识别技术的主要优点是：1，减少，杜绝假冒身份,确认真实身份；２,降低管理成本,免去了人工身份认证过程；3，人性化，减少或消除使用卡，钥匙或密码等问题。指纹是研究生物特征识别技术的起源，它也是应用最广泛的生物识别技术。指纹识别技术的发展依靠于现代电子集成制造技术和快速可靠的算法的研究。虽然指纹是人体皮肤的一小部分，但其中所包含的数据信息却大到我们难以想象。对这些包含的数据信息对比不是一个简单的问题，而是使用模糊匹配算法，加以大量的操作。现代电子集成制造技术使我们能够制造相对小的指纹图像读取装置,而在计算速度迅速发展的今天，使在单片机上进行两个指纹的对比运算成为可能.此外，匹配算法的可靠性也在不断提高，使得指纹识别技术越来越成熟［2］。1．1课题研究意义随着社会的发展和技术的进步，传统的安全防盗系统面临极大的挑战。长久以来，安防系统验证身份的方法是验证一个人是否持有有效的信物，如照片、密码、钥匙、磁卡和IＣ卡等。因此从本质上来看，这种方法验证的是该人持有的某种“物"，而不是验证该人本身。只要“物”的有效性得到确认,则持有该“物”的人的身份也就随之得到确认。这种通过“物”来确认人的身份的办法存在的漏洞是显而易见的:“物”的丢失或出错都会导致合法的人无法被认证，并且各种信物容易被伪造、破译.在网络化时代的今天,我们每个人都拥有大量的认证密码，比如开机密码、邮箱密码、银行密码、论坛登陆密码等等；密码作为身份识别的标志已被广泛采用。密码容易被遗忘,也有被人窃取的可能，无论是在智能化还是安全性能方面都已经不能满足需求，现在的各种钥匙,如门锁钥匙，汽车钥匙，保险柜钥匙等也如同密码一样存在显而易见的漏洞。这些传统的安全系统所采用的方式，随着社会的发展,其安全性越来越脆弱不堪一击。但是我们不能回避这个尴尬的问题,我们的生活中随时都需要进行个人身份的确认和权限的认定，尤其是在信息社会,人们对于安全性的要求越来越高,同时也希望认证的方式简单快速。为了解决这一存在已久的问题，人们把目光转向了近年来兴起的生物识别技术，希望能借助人体的生理特征或行为动作来进行身份识别。这样就可以不必携带大串钥匙，也不用费心去记各种密码.生物特征和钥匙、密码相比具有唯一性，不可复制性,例如指纹,专家推论以全球６0亿人口计算,30０年内都不会有两个相同的指纹出现。以电子商务、电子银行的安全认证为例,目前在电子商务中经常出现他人假冒当事人的身份,如果通过生物特征进行认证，就可有效防止此类事件的发生。另外，网络、数据库和关键文件等的安全控制,机密计算机的登陆认证，银行ATM、PＯS终端等的安全认证，蜂窝电话,ＰDA的使用认证等等,都可以依靠生物特征来认证。可见，生物特征识别不但有可观的经济效益,还有不可估量的国家信息安全效益。1997年比尔•盖茨曾这样预言:“生物识别技术即利用人的生理特征,如指纹、虹膜等来识别个人的身份,将成为未来几年IＴ产业的重要革新。,指纹识别技术在生物识别技术中相对来看是发展的最成熟的识别技术，指纹锁则是指纹识别技术的代表作品，指纹锁在当今安防系统中应运而生成为继机械锁、密码锁、感应锁之后另一代门锁的代表，单体指纹代替钥匙或者密码成为开锁工具,大大降低了安防系统的潜在安全隐患，主要是因为指纹的独特生理附属性，在一段比较长的历史时期内避免了遗失、被盗、被复制的隐患,因此目前看来指纹锁几乎完美的解决了传统门锁存在的问题，但是一把合格的指纹锁，须采用国际领先水平的智能芯片和高标准的安装材料,这就决定了其刚性成本很高，同时由于拥有极高的科技附加值,指纹锁市场价格普遍比较昂贵,近年来指纹识别产品在各个行业的大规模开始应用，以及人们对于智能化和安全性能的追求为指纹锁的市场拓展创造了有利条件,因此可以预见,指纹锁将迎来一个改变安防系统的历史机遇。现代社会越来越需要高效，可靠的身份识别系统。可分离人身份的传统方式，如口令，密码，身份。可以进行假冒，伪造，盗窃，或者破译,不能完全满足现代社会经济活动和社会安全的需要.作为最传统和最先进的生物鉴定方法，指纹具有很强的相对稳定性。从六个月胎儿完全形成指纹到死后尸体腐烂，指纹结构，整体分布的统计特性并没有显著的改变,显然指纹具有其唯一性。至今仍然无法找到两个人有相同的指纹,甚至是同卵双胞胎都是不一样的指纹。从易用性，安全性，成熟度和成本以及其他方面综合比较，指纹识别技术将成为未来人的生理特征识别的主流技术。自动指纹识别技术创建了一个个人身份识别的新时代，指纹识别的应用使我们生活更加安全,方便【5】。以单片机为控制器的技术已经发展的非常成熟,因为它的控制性能和高可靠性的优点，电子产品与单片机控制是分不开的，如电饭煲,洗衣机，汽车等都需要微处理器控制.学习单片机的基础知识后,我们需要在实践中把所学知识组织起来，在现实生活中应用它,所以我联系指纹识别技术和单片机的原理与应用选择了基于单片机的指纹识别系统这个课题,我希望我的设计可以完成简单的身份认证,给身份认证提供方便。1。２国内外指纹密码锁发展历史及现状生物识别技术在传统安防系统面临尴尬的时候,给人们带来了希望,并且在今后一个很长的历史时期都将是缓解了安防压力的有力保障，生物识别技术主要包括指纹识别、人脸识别、掌形识别、指静脉识别、红膜识别、视网膜识别、声音识别等，由于各种生物识别技术的差异，只有基于指纹识别技术的产品有希望在近几年大规模的投入民用的市场，因此指纹识别产品将是世界各国在生物识别技术领域发展和