电子密码锁设计毕业设计论文

1、焦作大学*大学*学院毕业设计（论文）设计说明书设计(论文)题目：电子密码锁设计 学 生：* 专 业：电子信息工程 班 级：电信*-* 指导教师：* 设计日期：2015年6月10日*大学*学院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：电子密码锁设计原始资料： 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，成本较高，是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，所以对它的研究一直没有明显进展。 目前，在西方发达国家，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，通过多种更加安全，更加可靠的技术

2、实现大门的管理。在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛的应用。 电子防盗锁广泛应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容： 1、授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜； 2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；

3、3、授予流通权，如自动存取款。毕业设计（论文）主要内容： 拟在此电子密码锁的系统中设计主要由三部分组成：44矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有LED提示灯，报警蜂鸣器等。系统能完成本机超时报警、超次锁定、修改用户密码基本的密码锁的功能。 本设计的任务拟采用单片机（STC89C52）作为单片机的核心单元，利用单片机串行发射、接收等功能而设计的一款具有本机开锁和报警功能的电子密码锁。本系统成本低廉，功能实用。本系统根据设定好的密码，采用44键盘实现密码的输入功能，当密码输入正确之后，锁就打开，如果输入的密码不正确，就锁定按键3秒钟，同时发出报警声。 （1）单片机型号

4、可选STC89C52。 （2）6位密码的设定在程序中完成。 （3）密码的输入采用44键盘实现，输入6位数字后，按回车键结束。 （4）若输入的密码正确，锁打开，同时用发光二极管亮1秒作为提示。 （5）报警可采用蜂鸣器或扬声器。1. 电子密码锁设计摘 要 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。本文介绍了一种应用 STC89C52单片机设计的防盗自动报警电子密码锁系统。经实验验证该系统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 ，可作为产品进行开发，应用于住宅、办公室的保险箱及档案柜等需要防盗的场所 ，所以电子密码锁凭着比

5、较强的实用性、锁密匙量大，又要制造简单；既安全可靠，又成本低廉；既保密性强，又实用性广，在密码锁的巨大市场上占有一席之地。本系统由STC89C52单片机、4*4矩阵键盘、蜂鸣器、复位电路和晶振电路、继电器等组成。4*4键盘主要用于密码的输入和修改，蜂鸣器报警，复位电路和晶振电路与STC89C52单片机组成单片机最小系统。它具有设置、修改6位用户密码、输错报警、密码错误报警等功能。本系统成本低廉，功能实用。关键词： 密码锁，蜂鸣器，报警，STC89C52ELECTRONIC COMBINATION LOCK DESIGNABSTRACTAs electronic products to inte

6、lligence and the continuous development of miniaturization, SCM has become the research and development of electronic product first controller. This paper introduces a kind of application of STC89C52 SCM design anti-theft alarm system, automatic electronic locks. Through the experiment validate the

7、system hardware and software design is simple and easy to develop, low cost, convenient operation, safe and reliable, etc. Can be used as product development and application in residential, office of safe and security needs of the cabinet etc, so electronic locks with stronger practicability, lock t

8、he key, and make simple, Both safe and reliable, and low cost, Both secrecy, and practicability, the huge market in locks.This system by the STC89C52 single-chip microcomputer, the 4 * 4 matrix keyboard, buzzer, reset circuit and vibration circuit, relay and so on, 4 * 4 keyboard is mainly used for

9、input and modify the password, the buzzer alarm, and resonance circuit and reset circuit STC89C52 singlechip microcontroller minimum system. It has six Settings, modify user password, mistyped alarm, password error alarm, etc. This system is low cost, function and practical.KEY WORDS : Combination l

10、ock, Buzzer, Call the police, STC89C52目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1 密码锁简介11.2 课题背景11.3 课题的目的和意义21.4 电子密码锁发展趋势21.5 本设计所要实现的目标31.6 本设计完成的工作41.7 设计方案简介4第二章 总体方案52.1 硬件选择62.1.1 电源模块62.1.2 主控制器模块62.1.3 存储器模块62.2 软件部分7第三章 硬件系统构成及实现83.1 主要元器件83.1.1 主控芯片STC89C5283.1.2 存储芯片AT24C02123.1.3 LCD1602显示器133.1.4 晶体振

11、荡器153.2 硬件电路163.2.1 电源输入电路163.2.2 键盘电路173.2.3 存储芯片电路173.2.4 液晶显示电路183.2.5 报警电路193.2.6 复位电路203.2.7 晶振电路203.2.8 开锁电路21第四章 软件系统设计方案214.1 主程序流程图224.2 按键功能流程图234.3 密码设置流程图244.4 开锁软件流程图25第五章 系统安装、调试、仿真与实现265.1 系统安装265.2 硬件调试265.3 软件调试275.3.1 KEIL软件介绍275.3.2 调试275.4 系统仿真285.4.1 Proteus软件简介285.4.2 软件操作简介285

12、.4.3 仿真28第六章 总结与展望29参考文献30致 谢32附 录33附录1 元器件清单33附录2 整机电路仿真图34附录3 源程序34外文文献41中文翻译522IV第一章 绪 论1.1 密码锁简介 安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。在现实生活中，很多场合都用到了电子密码锁，比如说门禁系统，银行账户管理，保险箱等等地方都要用到电子密码锁，而且对其要求也很高。所以高安全性能密码锁的研究就成了一个必需的话题。近几年各种安全产品（如指纹识别、卡辨识、红外防盗等）已相继问世，但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡。只能适用于保密要求高或供个人使用的保险箱保险柜等，虽然这些产品安全性高，但其生

13、产成本高，携带、安装及使用不方便，这在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。随着单片机的迅速发展，其应用领域越来越广，如消费电子、家用电器、办公设备、商业营销设备、工业控制和机电一体化控制系统、智能测量仪表以及汽车与航空航天电子系统中都广泛采用了单片机。51系列单片机由于具有可靠性好，以及扩展控制功能强等优点，成为国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一。随着单片机的应用领域越来越广泛，可以看出其的优越性和可靠性，所以将其应用到保密和安全方面是必然的，也是相当可靠，相当有意义的，基于单片机的电子密码锁的研究在保护财产和人身安全方面可以给人们带来更多更好的选择。本文介绍的是一种由单片机编程控制实现

14、的多功能密码锁，这种电路设计具有密码输入有效提示、错误指示、控制开锁电平、控制报警电路、密码修改等功能。可在意外泄密的情况下及时修改密码，密码可以是1-9位按键随意组合，其保密性强、灵活性高、特别适用于家庭、办公室、学生宿舍及宾馆等场所，具有社会推广价值。1.2 课题背景在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、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办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙,使用极不方便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥

15、匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。根据本设计要求，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、闭锁等任务。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。现在应用较广的数字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。其主要优点有：(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。当输入密码错误时，系统会报警。(4)操作简单易行，一学即会。1.3 课题的目的和

16、意义 随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。本设计利用单片机及附加器件实现数据采集和控制算法，来完成某一实际功能，检验并提高同学对整体电路设计和把握能力，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。同时也加强了对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。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，成本较

17、高，是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，所以对它的研究一直没有明显进展。目前，在西方发达国家，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，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得

18、到广泛的应用。1.4 电子密码锁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

19、，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

20、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仍然“老树发新芽”，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。电子防盗锁广泛应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：1、 授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜；2、 授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；3、 授予流通权，如自动存取款。 目前，金融行业电子防盗锁的应用主要集中在前两个层面上。当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，实现开

21、启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子防盗锁“软、硬不吃”。一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件（如伸缩的锁舌或锁栓、锁扣盒锁扣板以及依靠电磁力直接闭锁的电磁部件等）的强度（应有足够的机械强度和刚度，能够承受一定数值、一定方向的静压力和冲击力以及力矩）、锁止型式（能承受某些方式和工具的作用）、配合间隙（防止采用机械的、电子的方法探入锁具内部而被开启）和布局（将薄弱的、与锁的开启直接相关的零部件和电路置于壳体保护之下，并且不易被识别出来）。提高电子防盗锁之防护能力的必然途径是报警，在金融业的许多场所有人值守、有电视监控，具有报警功能，可以综合物理防范和

22、人力防范两种作用。报警的前提是具备探测功能，根据电子防盗锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。根据国内外的实践经验，金融业实行安全防范风险等级很有必要，即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等，可以评估被防护物或区域的防护能力，得出风险等级，其中，电子防盗锁的性能至关重要。1.5 本设计所要实现的目标 本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可以有用户自己修

23、改设定，锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入就的密码，在输入新密码的时候要二次确认，以防止误操作。1.6 本设计完成的工作(1)熟悉51单片机集成开发环境，运用C语言编写工程文件；(2)熟练应用所选用单片机的内部结构、资源，以及软硬件调试设备的基本方法；(3)自行构建基于单片机的最小系统，完成相关硬件电路的设计实现；(4)密码锁的原理和实现方法。1.7 设计方案简介 采用以单片机为核心的控制方案 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，以期获得最佳的性价比。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

24、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，除了以上的一些的还有一些最基本的比如：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。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计选用单片机STC89C52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24C02芯片用于密码的存储，外接LCD1602显示器用于显示作用。当用户

25、需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键09输入密码。密码输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误重新输入密码，当三次密码错误则发出报警；当用户需要修改密码时，先按下键盘设置键后输入原来的密码，只有当输入的原密码正确后才能设置新密码。新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储，密码修改成功。本设计是基于STC89C52单片机实现电子密码锁功能，具有修改密码和防多次试探功能，并对系统进行研究分析，调节各个部件正常工作，同时，根据实际情况对其软、硬件进行改良、改进，并提出系统总体方案。首先，细致分析单片机电子密码锁的各模块工作原理及相关技术。其次，掌握并将程序烧录进单片机S

26、TC89C52内，控制各器件的协调工作，以便能实现I2C传输数据的功能及显示功能。第二章 总体方案 本设计以单片机为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存贮、识别、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接收蜂鸣器送来的报警信号、发送数据等功能，单片机接收键入的代码，并与存贮在EEPROM中的六位密码进行比较，六位密码的可以有100万组密码供主人随意变换，保密性极高，可选密码组是连续排列的，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁；如果密码输入不正确，则单片机通过通信线路向智能报警器发出报警信号。密码锁主要由矩阵键盘、单片机、外部硬件等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。实际使

27、用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈，单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为状态信息发送给单片机的芯片处理，同时将接收来自无限循环的密码识别程序的报警信息也发送给智能报警器，从而使整个密码锁正常运行。显示电路单片机电源输入电路晶振电路复位电路键盘接口电路报警电路开锁电路图1 系统总体方框图 如图1所示，电源输入电路为单片机提供直流电。晶振电路的主要作用是提供基准频率，在电路产生震荡电流,发出时钟信号。复位电路是使单片机的CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，例如复位

28、后PC0000H，使单片机从第个单元取指令。键盘接口电路实现按键输入密码。开锁电路是当用户输入的密码正确时，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。报警电路是密码输入错误时，蜂鸣器发出声响报警。2.1 硬件选择2.1.1 电源模块 本设计拟采用3节1.5 V干电池共4.5V做电源。经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。2.1.2 主控制器模块本设计中拟采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，用其控制密码锁控制，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于密码锁的控制，而在这一点上，单片机就显现出

29、来它的优势控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。2.1.3 存储器模块 本设计中拟采用AT24C02作为系统存储器。AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，内含256*8位存储空间，具有工作电压宽(2.5V5.5V)，擦写次数多(大于10000次)，写入速度快(小于10ms)，抗干扰能力强，数据不易丢失，体积小等特点。并且它是采用I2

30、C总线式进行数据读写的串行操作，只占用很少的资源和I/O线。AT24C02有一个16字节页写缓冲器，该器件通过I2C总线接口进行操作，还有一个专门的写保护功能。本设计当中使用此存储器正好适合，而且其市场价格低廉，市场上极易买得到。整个过程需要寻找大量的相关资料，和学习相关的软件并运用到实践，还有焊接电路版，要有很好的动手意识和知识的积累，也是考验这将近四年来对专业知识学习的一次总结和汇集。经过几个月的努力，完成了系统软硬件的设计，并对实际工作中遇到的问题进行讨论解决，最后经运行调试实现了单片机电子密码锁的功能。通过这次毕业设计，亲身体会到一个系统的制作过程，也深刻的理会该系统各部件的运行原理和

31、实物调试，能够很好地学习掌握和利用单片机STC89C52，且设计出该单片机电子密码锁，能够模拟其工作过程，从而熟悉控制系统的开发流程和具体内容，体会理论联系实际的重要性，增强自身实践应用能力。 2.2 软件部分本系统软件部分由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。系统设计当中先绘制系统流程图，并且学习使用KEIL软件系统，通过对密码锁整体运行环境的充分认识，绘制主程序和子程序流程图，利用Keil软件，对单片机进行编程。C语言主程序详见附录，主程序流程图及其各子程序流程图在第四章中有介绍。第三章 硬件系统构成及实现3.1

32、 主要元器件 该电子密码锁采用4*4键盘作为输入信号，输入到作为主机STC89C52单片机，通过软件编程的程序，做出判断，结果再经1602LCD液晶显示器作为输出显示。晶振电路提供单片机运行脉冲。其中用到的主要元器件有主控芯片STC89C52、存储芯片AT24C02SC、LCD1602显示器、晶体振荡器等。3.1.1 主控芯片STC89C52STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在

33、系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52单片机有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个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。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，

34、直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。STC89C52主要特性：STC89C52RC单片机:8K字节程序存储空间；512字节数据存储空间；内带4K字节EEPROM存储空间;可直接使用串口下载；AT89S52单片机:8K字节程序存储空间；256字节数据存储空间；没有内带EEPROM存储空间。STC89C52芯片引脚结构如下图所示：图3.1.1 STC89C52引脚结构STC89C52器件参数：1. 增强型8051单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统8051.2 2. 工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8

35、V2.0V（3V 单片机）3.工作频率范围：040MHz，相当于普通8051 的080MHz，实际工作 频率可达48MHz4. 用户应用程序空间为8K字节5. 片上集成512 字节RAM6. 通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片8. 具有EEPROM 功能9. 共3 个16 位定时器/

36、计数器。即定时器T0、T1、T210.外部中断4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒11. 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART12. 工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）13. PDIP封装 STC89C52RC引脚功能说明：1、主电源引脚VSS和VSS STC89C52芯片引脚图 VSS（40脚）接+5V电压； VSS（20脚）接地。2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外

37、部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对SHMOS单片机，此引脚作为驱动端。XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。3、 控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VSS引脚之间连接一个约10F的电容，以保证可靠地复位

38、。VSS掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。当VSS主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（50.5V）内，VPD就向内部RAM提供备用电源。ALE/PROG（30脚）：当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。对于EPROM单片机（如8751），在EPROM

39、编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。PSEN（29脚）：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。EA/VPP（引脚）：当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PS（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80S51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的8031来

40、说，无内部程序存储器，所以EA脚须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V的编程电源（VPP）。4、控制或与其它电源复用引脚RST/Vpd，ALE/PROG，PSEN和EA/Vpp。RST/Vpd当振荡器运行时。在此引脚上出现两个机器同期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位。在VSS掉电期间，此引脚可接上备用电源，由Vpd向内部RAM提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。ALE/PROG正常操作时为ALE功能（允许地址钱存），提供把地址的低字节锁存到外部锁存器。ALE引脚以不变的频率（振荡周期的1/6）周期

41、性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（PROG功能）。PSEN外部程序存储器读选通信号输出端。在从外部程序存储器取指令（或数据）期间；PSEN在每个机器周期内两次有效。PSEN同样可以驱动八个LSTTL输入。EAVppEA为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当EA为高电平时，访问内部程序存储器（PS值小于4K）。当EA为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPROM型单片机，在EPROM

42、编程期间，此引脚上加21VEPROM编程电源（Vpp）。5、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）P0口（39脚至32脚）：是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。P1口（1脚至8脚）：是准双向8位I/O口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。对8052、8032，P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发，即T2外部控制端。对EPROM编程和程序验证

43、时，它接收低8位地址。P2口（21脚至28脚）：是准双向8位I/O口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。P2可以驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。P3口（10脚至17脚）：是准双向8位I/O口，在MSS-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。P3能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。作为第一功能使用时，就作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。作为第二功能使用时，各引脚的定义如表所示。值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。如表3.

44、1。表3.1P3口管脚备选功能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（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）3.1.2 存储芯片AT24C02 AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型EPROM，内含2568位存储空间，具有工作电压宽(2.55.5 V)、擦写次数多(大于10000次)、写入速度快(小于10 ms)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他是采用了IC总线式进行数据读写的串行器件，占用很少的资源和I/O线，并且支持在

45、线编程，进行数据实时的存取十分方便。AT24C02中带有的片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。他通过SDA(串行数据线)及SCL(串行时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件。 AT24C02正是运用了IC规程，使用主/从机双向通信，主机(通常为单片机)和从机(AT24C02)均可工作于接收器和发送器状态。主机产生串行时钟信号(通过SCL引脚)并发出控制字，控制总线的传送方向

46、，并产生开始和停止的条件。无论是主机还是从机，接收到一个字节后必须发出一个确认信号ACK。AT24C02的控制字由8位二进制数构成，在开始信号发出以后，主机便会发出控制字，以选择从机并控制总线传送的方向。如图3.1.2为AT24C02的芯片引脚图。图3.1.2 AT24C02的芯片引脚图特点：低压和标准电压运行模式 2.7 (VCC = 2.7V to 5.5V) 1.8 (VCC = 1.8V to 5.5V)内建128x8存储序列，2线制串行接口，双向数据传送协议，100kHz(1.8V,2.5V,2.7V) 和400kHz(5V)兼容，写同步时钟(最大10ms)，高可靠性，极限：1M写时

47、钟周期，数据保存:100年，不断推进的芯片等级扩大了设备的可用温度范围。AT24C02提供电可擦除的串行1024位存储或可编程只读存储器(EEPROM)128字(8位/字)。芯片在低压的工业与商业应用中进行了最优化。设备操作：CLOCK 和DATA变化：SDA管脚通常外部要拉高。SDA管脚上的数据只能在SCL低期间改变。数据在SCL高期间改变定义为一个开始或停止信号。开始状态：在任何操作之前必须有一个开始信号-在SCL为高时SDA上产生一个下降沿。停止状态： SCL为高时SDA产生一个上升沿是停止信号，停止信号后将停止所有通信。 在一个读的序列之后，停止信号将让EEPROM进入备用电源模式。3

48、.1.3 LCD1602显示器液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。1602型LCD可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0-D7和RS,R/W,EN三个控制端口，工作电压为5V，并且具有字符对比度调节和背光功能。外型尺寸图：图3.1.3 1602LCD液晶显示模块外型图物理特性：表3.2 液晶显示模块物理特性外型尺寸803614单位可视范围64.6（W）16.0（H）mm显示容量16字符二行点尺寸0.550.75mm点间距0.08m

49、m接口信号说明：1602型LCD的接口信号说明如表3.3所示。表3.3 LCD1602接口信号说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极1602型LCD主要技术参数：显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm显示特性：单5V电源电压，低功耗、长寿命、高可靠性内置192种字符

50、（160个57点阵字符和32个510点阵字符）具有64个字节的子定义字符RAM,可自定义8个58 点阵字符或四个511点阵显示方式：STN、半透、正显驱动方式：1/16DUTY,1/5BIAS视角方向：6点背光方式：底部LED通讯方式：4位或8位并口的通讯方式标准的接口特性，适配MC51和M6800系列MPU的操作时序1602型LCD基本操作程序如下表所示：表3.4 LCD1602基本操作程序读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H，R/

51、W=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出无模块显示特性详解： 本模块适宜与4位或者8位MPU接口，接口由使能信号E控制；标志位BF为模块内部工作状态标志，MPU访问模块时，首先应判断状态标志位EF；在电源Vdd5V情况下，模块与MPR通讯速度可以达到2MHz; 本模块提供5X8点阵、带光标显示的字符结构的显示模式，用户通过指令设置可以方便地进行选择； 本模块提供了显示数据缓冲区DDRAM、字符发生器CGROM和字符发生器CGRAM;用户可以使用CGRAM来存储自己定义的最多8个5X8点阵的图形字符的字模数据； 本模块字符在LCD显示屏上的显示位置与该字符的字符代码在显示缓冲区DDRAM内的存储地

52、址一一对应； 本模块通过指令设置来选择占空比（duty）周期，选择参数如下： 单行5X8点阵字符带光标显示：1/8；单行5X10点阵字符带光标显示：1/11；单行5X8点阵字符带光标显示：1/16。 本模块提供了较丰富的指令设置： 清显示；光标回原点；显示开/关；光标开/关；显示字符闪烁；光标移位；显示移位通过选择相应的指令设置，用户可以实现多种字符显示样式； 本模块提供了内部上电自动复位电路，当外加电源电压超过4.5v时，自动对模块进行初始化操作，将模块设置位默认的显示工作状态； 本模块采用低功耗CMOS设计。3.1.4 晶体振荡器晶体振荡器，简称晶振，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率

53、经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。以声卡为例，要实现对模拟信号44.1kHz或48kHz的采样，频率发生器就必须提供一个44.1kHz或48kHz的时钟频率。如果需要对这两种音频同时支持的话，声卡就需要有两颗晶振。但是现在的娱乐级声卡为了降低成本，通常都采用SCR将输出的采样频率固定在48kHz，但是SRC会对音质带来损害，而且现在的娱乐级声卡都没有很好地解决这个问题。现在应用最广泛的是石英晶体振荡器。 石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用来稳定频率和选择频率，是一种可以取代LC谐振回路的晶体谐振元件。石英晶体振荡器广泛

54、地应用在电视机、影碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、单片机、数字仪器仪表等电子设备中。为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。在单片机中为其提供时钟频率。石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。只要在晶体振子板极上施加交变电压，就会使晶片产生机械变

55、形振动，此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时，就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。3.2 硬件电路本系统硬件电路由电源输入电路、键盘电路、存储芯片电路、液晶显示电路、报警电路、复位电路、晶振电路、开锁电路等组成。由各部分分电路最后绘制连接成为整机电路原理图。3.2.1 电源输入电路 密码锁主要控制部分电源需要用4.5V直流电源供电，其电路如图3.2.1所示，这样输出的电压一般能满足要求。图3.2.1 电源输入电路原理图3.2.2 键盘电路在单片机应用系统中，一般都会设置键盘，主要为了控制运行状态，输入一些命令或数据，以完成特定的人机交互。键盘是与单片机进行人机交互的最基本的途径，其以按键的形式来设置控制功能或输入数据，按键的输入状态本质上是一个开关量。对于简单的开关