基于protues的电子密码锁设计

码锁设计作作系班本科生学年论文(设计)论文(设计)题目基于protues的电子密码锁设计姚晓强电气信息工程电子1102指导教师(职称)孙亚萍(讲师)字数6280杭州师范大学钱江学院教学部制示电路、报警指示电路和开锁机构，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性通过软件程序来控制整个系统实现电子密码锁的基本功能,其主要具有如下功能：●密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开●密码输入错误，蜂鸣器将报警提示●用户可以自由设定密码本密码锁具有设计方法合理，简单易行成本低，安全实用等特点，具有一定推广价值。关键词：AT89C51；电子密码锁；功能Thedesignofelectronic?lockontheProtuesYaoXiaoqiangInstructor:SunYapingAbstract:BasedontheAT89C51single-chipmicrocomputerasthecoredevice,combiningwiththekeycircuit,LEDdigitaltubedisplaycircuit,analarmcircuitandunlockingmechanism,designthewholesystemtoachievethebasicfunctionsofelectroniccipherlockbyitsflexibleprogramming,richI/Oport,andaccuracybasingonthesoftwareprogram.Withthefollowingfunctions:●Inputpasswordthroughthekeyboard,ifthepasswordiscorrect,lockwillopen●Ifthepasswordiserror,thebuzzerwillalarm●UserscanfreelysetthepasswordThelockhassomefeatureslikeareasonabledesignmethods，simpletowork，lowcostandsecurity，italsohassomepromotionvalue.Keywords:AT89C51;Electroniclock;Function第一章引言研究背景电子线路的设计需要经过设计方案提出、方案验证和修改三个阶段，有时甚至需要经过多次的反复。传统的设计方法一般是采用搭接实验电路的方法进行，这种方法费时、费用高、效率低。随着计算机技术水平的不断提高，电子线路设计仿真软件迅速发展起来，EDA[1](ElectronicDesignAutomation电子设计自动化)技术应运而起，功能日益强大，运行速度快，使得电子线路设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析等等。Protues软A片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。应用现状现今常见的密码锁设计主要有两种方案，一种是中规模集成电路控制的方门铃电路，而电子锁主要由输入元件、电路(包括电源)以及锁体三部分组成。显然此种方案的物理实现结构较为复杂且重新设置密码、输入密码的操作过程活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功限性，就在于其控制原理的复杂以及要求设计人员具有更加良好的程序设计能力，调试较为繁琐，否则程序一旦跑飞将造成意想不到的损失。通过对这两种方案的优缺点比较，再考虑到本人自己对单片机设计具有一定的基础，所以此次选择利用单片机来进行密码锁的设计。第二章Protues软件包介绍sProteus是世界上着名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。迄今为止是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、P增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方Protues软件的功能和特点Protues软件具有其它EDA工具软件(例：multisim)的功能。这些功能(1)原理布图(2)PCB自动或人工布线(3)SPICE电路仿真第三章电子密码锁电路的设计电子密码锁的工作原理以AT89C51单片机为主控制单元，键盘为主要输入单元，结合开锁装置、报警器和显示器完成整个系统设计。它的系统结构图如图.所示:图.系统结构图系统的总体思路设计的运行过程大致如下：假设初始状态为闭锁，此时整个系统只等待按键输入，数码管也不显示。先按除号键修改密码，每按下一个数据键(即每输入一个密码)，数码管相应的显示一个“-”标志，当密码全部输入完成后，需按下确认键“ON/C”。设置密码后，先按“+”复位，然后输入密码，输入完毕后按下确认键“ON/C”，此时系统判断密码是否正确，正确则开锁(仿真中以数码管显示全8、绿色LED灯亮为标志)，错误则报警，此后数码管熄灭继续等待按键。主要元器件介绍AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出TC种灵活性高且价廉的方案。6.三级程序存储器锁定11．可编程串行通道12.低功耗的闲置和掉电模式13.片内振荡器和时钟电路VCC：供电电压。GND：接地。P管脚被外部拉低，将输出电流。储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉口管脚备选功能RXD(串行输入口)TXD(串行输出口)/WR(外部数据存储器写选通)/RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。后，这些特定段就会发亮，以形成我们眼睛看到的样子。以“2”为例，应当不同之分，也有寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为左右，电流不超过30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到LED3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图1所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口(如P1口)就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键(9键)。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。第四章电子密码锁的仿真分析Protues原理图设计单片机主控制模块(含晶振、复位基本工作电路)图主控制模块键盘输入模块图键盘输入模块键键名功能说明数字键输入密码重设密码键设定新密码复位键密码全部一次删除=键密码删除键一次删除一位密码确定键确认密码输入完毕表按键功能显示模块显示模块此设计中，使用了四个共阳极数码管，使用动态显示技术控制数码管。其6动能力较弱，不足以驱动数码管点亮，故在此又引入上拉电阻以驱动数码管。于上拉电阻有如下介绍：最低高电平(一般为)，这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出2、OC门电路必须加上拉电阻，以提高输出的高电平值。3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。4、在CMOS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。6、提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干。7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。报警模块和开锁模块图报警和开锁模块仿真效果总图图输入正确密码时仿真效果总图总结通过上述设计电路的仿真分析，不难发现使用单片机制作的电子密码锁具有软硬件设计简单，易于开发，成本较低，安全可靠，操作方便等特点。正是由于单片机的众多优良特性的吸引，最终从经济实用的角度出发，采用单片机AT89C51作为主控芯片，结合外围的键盘输入、显示、报警、开锁等电路，用C语言编写主控芯片的控制程序，设计了一款可以多次更改密码具有报警功能的参考文献[1]于殿泓，王新年.单片机原理与程序设计实验教程[M].西安电子科技大学出版社，页.[2]赵文博，刘文涛.单片机语言C51程序设计[M]．人民邮电出版社，页.#include<>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuintnum=10;workbuf[2]=0x00;...workbuf[3]=0x00;workbuf[4]=0x00;workbuf[5]=0x00;...count=-1;....P1_0=1;}{P1_1=0;....for(i=0;i<1000;i++)//密码错误报警{for(j=0;j<80;j++);Beep=~Beep;}break;}}}else//若输入的密码位数不为6位时{P1_1=0;//锁仍然关workbuf[0]=0X71;//数码管第一位显示"F"workbuf[1]