基于单片机的智能密码锁的设计

千里之行，始于足下。第2页/共2页精品文档推荐基于单片机的智能密码锁的设计摘要

随着科学技术的别断进展，人们对日常日子中的安全保险器件的要求越来越高。为满脚人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

本次设计使用STC89C52单片机为主体芯片。设计了一款能够多次修改密码、具有密码错误报警功能和无线开锁功能的无线遥控密码锁。本系统要紧包括：矩阵键盘输入模块、LCD液晶显示模块、错误报警模块、无线开锁模块，所采纳的编程语言是C语言。整机电路稳定性高，成本低，还能扩展非常多功能。整个设计在Keil开辟环境下，用C语言编写主控芯片的操纵程序来实现具有多功能的电子密码锁。

电子密码锁设计的关键咨询题是实现密码的输入、清除、开锁、更改等功能。并且该密码锁具有设计办法合理，简单易行，成本低，安全有用等特点，符合住所，办公室等场所的用锁要求，具有推广价值。

关键词：单片机；电子密码锁；矩阵键盘；无线收发模块

Abstract

Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,people'sdemandsforsafeandsecureddevicesincreasehighlyindailylife.Inordertomeettherequirementsofthelockandtoincreasethesecurityofit,thekeywithpasswordsinsteadofthelockcomesintobeing.Thekeywithpasswordshastheadvantageofsafety,lowcost,lowpowerconsumptionandeasyoperation.

ThedesignuseSTC89C52MCUforthemainchip.Awirelessremotecontrollockwasdesigned,whichcanrepeatedlychangethepassword,alsoenjoypassworderroralarmfunctionsandwirelessunlockfunction.Thesystemincludes:matrixkeyboardinputmodule,LCDdisplaymodule,erroralarmmodules,wirelessinputmodule.Thewholecircuitnotonlypocesseshighstabilityandlowcost,butalsoextendsalotoffunctions.ThewholedesignintheKEILdevelopmentenviroXXXent,usingClanguagemastercontrolchipcontrolprocedurestoachievemultifunctionalelectroniccipherlock.

Thekeyquestionoftheelectroniclockdesigningistherealizationoffunctions,suchastheinputpassword,clearpassword,unlock,changepasswordandotherfunctions.Andthedesignedcipherlockischaracterizedbyitsreasonabledesigningmethods,simpleoperation,lowcostandpropertyofsafetyandpracticality．Besides，itworkswellasaresidencelockandhasgreatpotentialforcommercialdevelopment.

Keywords:Singlechip;Electroniccodelock;Matrixkeyboard;Wirelesstransceivermodule

名目

1绪论(1)

1.1电子密码锁的概述(1)

1.2电子密码锁的现状及其进展(1)

1.3课题研究的设计方案(2)

2系统芯片介绍(3)

2.1STC89C52单片机(3)

2.1.1STC89C52产品(3)

2.1.2STC89C52引足(3)

2.1.3STC89C52系列单片机命名规则(5)

2.2无线收发芯片CC1101(5)

2.2.1CC1101芯片(5)

2.2.2CC1101要紧特性(5)

2.2.3CC1101要紧参数(7)

2.2.4CC1101芯片引足(7)

3系统硬件电路(9)

3.1单片机最小系统(9)

3.1.1系统供电电路(9)

3.1.2复位电路(10)

3.1.3时钟电路(11)

3.2单片机外围电路(12)

3.2.1矩阵键盘电路(12)

3.3.2LCD1602液晶显示电路(13)

3.3.3报警和门铃电路(17)

3.3.4CC1101模块电路(19)

3.3.5直流电机驱动电路(21)

3.3.6步进电机工作原理及驱动电路(22)

4系统软件的设计(25)

4.1主程序流程图设计(25)

4.2液晶显示器操纵子程序(27)

4.3步进电机操纵子程序(28)

3.4矩阵键盘子程序(29)

3.5无线收发芯片操纵子程序(33)

5辅助软件和电路(40)

5.1编程和绘图软件(40)

5.1.1KeilC51软件(40)

5.1.2AltiumDesigner6.9软件(40)

5.2程序烧写芯片和电路(43)

结论(45)

致谢(46)

参考文献(47)

附录A英文原文(48)

附录B汉语翻译(56)

附录C焊接实物图(61)

附录D主系统电路图(62)

附录E收发系统电路图(63)

1绪论

1.1电子密码锁的概述

电子密码锁是一种经过密码输入来操纵电路或是芯片工作，从而操纵机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类非常多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。如今应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，经过编程来实现的。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，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。

2.密码可变，用户能够随时更改密码，防止密码被盗，并且也能够幸免因人员的更

替而使锁的密级下落。

3.误码输入爱护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。

4.使用灵便性好，别像机械锁必须佩带钥匙才干开锁。

5.电子密码锁操作简单易行，一学即会。

1.2电子密码锁的现状及其进展

在日常日子和工作中，住所与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的方法来解决。目前门锁要紧用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱要紧用机械密码锁，其结构较为复杂，创造精度要求高，成本高，且易浮现故障，人们常需携带多把钥匙，使用极别方便，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的别便若使用机械式钥匙开锁，为满脚人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。它的浮现为人们的日子带来了非常大的方便，有非常广大的市场前景。由于电子器件所限，往常开辟的电子密码锁，其种类别多，保密性差，最基本的算是只依赖最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但非常别安全，在后为多是基于EDA来实现的，其电路结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先的20引足的2051系列单片机来实现的，但密码简单，易破解。随着电子元件的进一步进展，电子密码锁也浮现了非常多的种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，由往常的单密码输入进展到如今的，密码加感应元件，实现了真实的电子加密，用户惟独密码或电子钥匙中的一样，是打别开锁的，随着电子元件的进展及人们对保密性需求的提高浮现了越来越多的电子密码锁，同时这种进展趋势会尾随当今社会的进展趋势，即智

能化和信息化。

1.3课题研究的设计方案

本课题以宏晶公司的51系列单片机为操纵核心，LCD1602液晶显示屏和4*4矩阵键盘作为密码锁与人之间的信息交换模块，无线收发模块实现无线报警，经过对门、锁和主人状态的推断来作出相应的动作，以确保财产的安全。设计思路如下：（1）当门开着时推断主人是否在家，主人在家则推断是否举行密码设置；当主人别在家则执行关门、锁门、报警一系列功能。

（2）当门关着时推断门是否被锁，当没锁时推断主人是否在家，没在家执行锁门功能子程序同时报警；主人在家则推断是否举行密码设置；当门锁着的时候扫描键盘推断是否执行开锁、门铃（键盘输入密码解锁和无线解锁）、消除警报三种功能。

2系统芯片介绍

2.1STC89C52单片机

2.1.1STC89C52产品

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微操纵器，STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了非常多的改进使得芯片具有传统51单片机别具备的功能。在单芯片上，拥有机灵的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式操纵应用系统提供高灵便、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一具7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

2.1.2STC89C52引足

STC89C52引足如图2.1所示

图2.1STC89C52引足图

STC89C52引足功能介绍【11】：

（1）电源供应引足为20足GND和40足VCC,工作同意电压为：5V~3.3V。

（2）32足到39足为单片机P0口，P0口内置电路无上拉电阻，适用于AD变换数据的输入，对外输出驱动需要外加上拉电阻。

（3）1足到8足为单片机P1口，此外，P1.0和P1.1还能够作为定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。

（4）第9引足（即RST/VPD）为单片机复位输入足，此外当外接电源下落到下限值时，备用电源就会经第二功能的方式由第9足引入，爱护内部RAM信息别丢失。

（5）第10到第17引足位单片机的P3口，此外P3口每个引足都有第二功能，其中10和11引足(RXD和TXD)是单片机串行通讯口读写口，12和13引足（INT0和INT1）为外部中断源中断请求信号输入端，14和15引足（T0和T1）为计数器0、1的计数脉冲输入端，16和17引足（WR和RD）为外部RAM写、读选通信号。

（6）第29引足PSEN外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作。

（7）第30引足ALE/PROG地址锁存操纵信号：在系统扩展时，ALE用于操纵把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。在没有拜访外部存储器期间，ALE以1/6振荡周期频率输出（即6分频），当拜访外部存储器以1/12振荡周期输出（12分频）。

（8）第31引足EA/VPP为拜访和序存储器操纵信号，接高电平常CPU优先读取内部程序存储器（ROM），当内部程序存储器别够用时会自动读取外部的；接低电平常：CPU读取外部程序存储器（ROM）。

（9）第18和19引足为XTAL1和XTAL2外接晶振引足。当使用芯片内部时钟时，此二引足用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。

（10）第21到28足为单片机P2口，P2口有两个功能：扩展外部存储器时，当作地址总线使用，做普通I/O口使用，其内部有上拉电阻。

（11）STC89C52所特有的两个外部中断INT2和INT3惟独在四方引足扁平封装（LQFP）的芯片才会引出这两个引足。另外DIP-40封装STC89C52单片机的29、30、31引足为P4口的P4.4、P4.5、P4.6引足。

2.1.3STC89C52系列单片机命名规则

例如：STC89C52RC-40CPDIP40

STC表示生产厂商；89表示产品所属系列；C表示CMOS工艺；52表示ROM大小为8K，其他数字表示51为4K，53为13K，54为16K，58为32K，516为64K；RC表示内部RAM的大小为512字节，假如是RD则表示内部RAM为1024字节；40表示最大工作频率为40MHz，其他数值还有25和50，均表示最大工作频率；C表示工作温度范围为商业级（0~70℃），假如为I则表示为工业级（-45~+85℃）；PDIP表示封装为双列直插封装，还能够是LQFP、PLCC、PQFP；最终的40表示封装的引足数为40引足，还能够是44，表示引足数为44个。

2.2无线收发芯片CC1101

2.2.1CC1101芯片

CC1101是在CC1100的基础上增加了两个CC1100中未使用的输入信号衰减位。CC1101能够在最佳灵敏度的低数据速率用ADC(Analog-to-DigitalConverter)配置唤醒而别用编写任何寄存器，为了做到这点CC1100在唤醒后需要编写TEST寄存器。CC1101增加了频率范围，除了在CC1100中所支持的频段外，CC1101还能够工作在387-400MHz和799-800MHz频段。是一种低成本真正单片的UHF(UltraHighFrequency)收发器，为低功耗无线应用而设计。电路要紧设定为在315、433、868和915MHz的ISM（工业，科学和医学）和SRD（短距离设备）频率波段，也能够容易地设置为300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz的其他频率。CC1101在代码、封装和外引足方面均与CC1100兼容，可用于全球最为常用的开放式低于1GHz频率的RF设计。

CC1100系列RF(RadioFreqency)收发器集成了一具高度可配置的调制解调器。那个调制解调器支持别同的调制格式，其数据传输率可达500kbps。经过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。CC1100系列RF为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清楚信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。

2.2.2CC1101要紧特性

CC1101芯片的要紧特性如下【9】：

1.体积小（QLP4×4mm封装，20足）

2.真正的单片UHFRF收发器

3.频率波段：300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz

4.高灵敏度（1.2kbps下-110dBm，1％数据包误差率）

5.可编程操纵的数据传输率，可达500kbps

6.较低的电流消耗（RX中15.6mA，2.4kbps，433MHz）

7.可编程操纵的输出功率，对所有的支持频率可达+10dBm

8.优秀的接收器挑选性和模块化性能

9.极少的外部元件：芯片内频率合成器，别需要外部滤波器或RF转换

10.可编程操纵的基带调制解调器

11.理想的多路操作特性

12.可控的数据包处理硬件

13.快速频率变动合成器带来的合适的频率跳跃系统

14.可选的带交织的前向误差校正

15.单独的64字节RX和TX数据FIFO

16.高效的SPI