密碼門畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

揚(yáng) 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）設(shè)計(jì)（論文）題目： 密碼門控制： 1專 業(yè)： 1班 級(jí)： 07 級(jí) 1姓 名： 1學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 - 1 -頁摘 要自第一臺(tái)計(jì)算機(jī)在美國誕生以來，至今已有 60 多年的歷史。在這 60 年里，計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了迅猛的發(fā)展，得到了廣泛的普及，對(duì)整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了及其深遠(yuǎn)的影響。在計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的同時(shí)，其也得到了推動(dòng)和發(fā)展。特別是 20 世紀(jì) 70 年代初，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，原來體積很大的中央處理器電路（CPU）集成為一個(gè)只有十幾平方毫米的半導(dǎo)體芯片，稱為微處理器。微處理器的出現(xiàn)，開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。以微處理器為核心，再配上半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（RAM、ROM） 、輸入/輸出接口電路（I/O 接口電路） 、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯，這樣組成的計(jì)算機(jī)稱為微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)因其具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、耗電少、可靠性高、通用性和靈活性好等特點(diǎn)，加上超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)的迅速發(fā)展和成熟，使得微型計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了極其迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)等等方面都有單片機(jī)在其中發(fā)揮重要的作用。本次設(shè)計(jì)是在參照數(shù)字電子電路 、 模擬電子電路 、 單片機(jī)原理與應(yīng)用等教材，運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)的一款電子密碼門的控制系統(tǒng)。以此獲得電子技術(shù)、自動(dòng)控制等方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能。培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，并為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和為今后在工作中熟練運(yùn)用打好基礎(chǔ)。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 - 2 -頁本設(shè)計(jì)課題的電子密碼鎖運(yùn)用的是 MCS-51 系列中的 AT89S52 作為主要運(yùn)算和邏輯判斷工具，這可大大簡化硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性。以實(shí)現(xiàn)密碼顯示、錯(cuò)誤報(bào)警等功能，詳細(xì)介紹了基本功能、方案論證、硬件電路設(shè)計(jì)、原理圖和軟件設(shè)計(jì)思想。由于時(shí)間緊迫和本人的水平有限，設(shè)計(jì)說明書中的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，真誠地歡迎各位老師對(duì)本說明書提出批評(píng)和建議。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、電子密碼鎖、密碼門控制、獨(dú)立式鍵盤、AT89S52西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 - 3 -頁目 錄第 1 章：引 言 .- 4 -1.1 電子密碼鎖簡介 .- 4 -1.2 傳統(tǒng)密碼鎖概況 .- 4 -1.3 電子密碼鎖的優(yōu)勢及發(fā)展前景 .- 5 -1.4 本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) .- 5 -1.5 主要性能指標(biāo) .- 6 -1.6 使用說明 .- 6 -1.7 基本原理 .- 6 -第 2 章：方案論證 .- 8 -2.1 方案一：采用數(shù)字電路控制 .- 8 -2.2 方案二：采用單片機(jī)為核心的控制方案 .- 9 -第 3 章：系統(tǒng)硬件構(gòu)成 .- 10 -3.1 80C51 最小系統(tǒng) .- 10 -3.2 開鎖機(jī)構(gòu) .- 10 -3.3 按鍵電路部分 .- 12 -3.4 顯示電路部分 .- 13 -3.5 密碼門鎖的電源電路部分 .- 14 -3.6 設(shè)計(jì)總框圖 .- 15 -3.7 設(shè)計(jì)總體電路圖 .- 15 -3.8 主要元器件介紹 .- 16 -3.8.1 主要芯片 AT89S52 .- 16 -3.8.2 LED 數(shù)碼顯示器 .- 19 -第 4 章：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .- 22 -4.1 RAM 分配 .- 22 -4.2 程序框圖 .- 22 -4.2.1 主程序框圖 .- 22 -4.2.2 子程序框圖 .- 24 -4.3 程序清單 .- 24 -第 5 章：系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 .- 33 -第 6 章：元器件清單 .- 34 -第 7 章：總 結(jié) .- 35 -附錄 .- 37 -西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 - 4 -頁第 1 章：引 言1.1 電子密碼鎖簡介電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖，特點(diǎn)如下：1 保 密 性 好 ,編 碼 量 多 ,遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 大 于 彈 子 鎖 。 隨 機(jī) 開 鎖 成 功 率 幾 乎 為 零 。2 密 碼 可 變 。 用 戶 可 以 經(jīng) 常 更 改 密 碼 ， 防 止 密 碼 被 盜 ， 同 時(shí) 也 可 以 避 免 因 人 員的 更 替 而 使 鎖 的 密 級(jí) 下 降 。3 誤 碼 輸 入 保 護(hù) 。 當(dāng) 輸 入 密 碼 多 次 錯(cuò) 誤 時(shí) ， 報(bào) 警 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 啟 動(dòng) 。 另 外 ， 多 次 輸入 錯(cuò) 誤 時(shí) ， 還 可 以 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 鍵 盤 鎖 定 ， 使 得 一 段 時(shí) 間 內(nèi) 無 法 再 次 輸 入 密 碼 。4 電 子 密 碼 鎖 操 作 簡 單 易 行 ， 一 學(xué) 即 會(huì) 。1.2 傳統(tǒng)密碼鎖概況傳統(tǒng)的密碼鎖是一種全機(jī)械式的密碼鎖，都是通過圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刻度盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來實(shí)現(xiàn)密碼的輸入。現(xiàn)在市面上的傳統(tǒng)密碼鎖主要有圓盤式機(jī)械密碼鎖和撥碼盤式機(jī)械密碼鎖兩種類型?，F(xiàn)在的圓盤式機(jī)械密碼鎖大多采用美國“洛加達(dá)” 、 “沙金”一類對(duì)碼與開鎖使用同一個(gè)旋鈕操作的高檔圓盤式機(jī)械密碼鎖。這類密碼鎖刻度盤的旋鈕軸直接與鎖體內(nèi)密碼圓盤的主動(dòng)盤相連接。當(dāng)輸入密碼時(shí)，刻度盤的旋鈕軸帶動(dòng)鎖體內(nèi)密碼圓盤的主動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，再由主動(dòng)盤依次傳遞帶動(dòng)其它密碼圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)到與刻度盤數(shù)值相對(duì)應(yīng)的位置，旋鈕要正轉(zhuǎn)若干圈再反轉(zhuǎn)若干圈，反反復(fù)復(fù)才能輸入密碼。關(guān)閉鎖舌后必須將刻度盤的旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)若干圈以打亂密碼。撥碼盤式機(jī)械密碼鎖是由內(nèi)部的一個(gè)撥碼器（又稱：機(jī)械步進(jìn)器或轉(zhuǎn)鼓） ，依次撥動(dòng)各個(gè)密碼圓盤，實(shí)現(xiàn)密碼的輸入。從外部的操作來看，類似老式撥盤式電話機(jī)的操作：刻度盤旋鈕從刻度盤起點(diǎn)位置開始順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過旋鈕軸驅(qū)動(dòng)鎖體內(nèi)部的撥碼機(jī)構(gòu)撥動(dòng)密碼圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)到與刻度盤數(shù)值相對(duì)應(yīng)的位置，然后退回到起點(diǎn)位置就實(shí)現(xiàn)了輸入一位密碼。依次重復(fù)這樣的操作直到輸入了最后一位密碼，再從起點(diǎn)位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕就可以開啟鎖舌，打開密碼鎖。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 - 5 -頁1.3 電子密碼鎖的優(yōu)勢及發(fā)展前景通過對(duì)電子密碼鎖和傳統(tǒng)密碼鎖的初步了解，我們不難看出電子密碼鎖有著很大的優(yōu)勢和良好的市場前景，其性能和安全性已大大的超過了機(jī)械鎖。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子鎖的研究從 30 年代就開始了，在某些特殊場所早就有所應(yīng)用。研究這種鎖的初衷，是為了提高鎖具的安全性，因?yàn)殡娮渔i的密鑰量(密碼量)極大，可以和機(jī)械鎖配合，避免因鑰匙被仿制而出現(xiàn)的問題。在安全性極高的前題下，它的另一個(gè)特點(diǎn)是無需鑰匙而被越來越多的人所欣賞。因?yàn)槿藗償y帶的鑰匙很多已成為累贅，而電子鎖只需要記住一組密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們的煩惱。電子鎖的種類繁多，從大的方面講可能有數(shù)十種，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖、卡片鎖、磁卡鎖，生物鎖等等。但能談的上實(shí)用一些或者大眾化一些的還是按鍵式電子密碼鎖。這是一種操作方式類似于按鍵電話機(jī)的電子鎖，通過鍵盤上的數(shù)碼按鍵依次輸入一組密碼，如果密碼與內(nèi)部已約定的密碼相同，就會(huì)則輸出一個(gè)電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)電磁鐵或者小馬達(dá)將門閂打開，完成一個(gè)開鎖過程。它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)機(jī)械式密碼鎖輸入密碼繁瑣的缺點(diǎn)，其操作也更加簡單方便。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小可靠性提高了。另外，較傳統(tǒng)密碼鎖，電子密碼鎖的密碼量更大，保密性更好。雖然電子密碼鎖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但其也不免有缺點(diǎn)。首先，電子密碼鎖電子部分的工作主要是電子識(shí)別，采用的是電子元器件，電子器件一多，就變得復(fù)雜化。必然會(huì)增加故障機(jī)率，加上電子器件怕潮濕，怕強(qiáng)磁電，怕強(qiáng)震動(dòng)，使它對(duì)使用環(huán)境有一定的要求。因而絕大部分的電子鎖都增加了備用開鎖手段或稱應(yīng)急接口，這無疑又降低了安全性?，F(xiàn)在元器件的質(zhì)量提高了，故障率雖然降低，但備用開鎖手段很少有取消的。其次，電子鎖必須用電，早期的電子鎖耗電較多，一般使用市電?，F(xiàn)在的集成電路電子鎖耗電少，一節(jié)鈕扣電池就可以維持其控制部分的工作，但驅(qū)動(dòng)電磁鐵或馬達(dá)卻需要大一些的電池或者使用市電。為了解決這一問題有些密碼鎖增加一套手動(dòng)發(fā)電裝置自行解決用電問題，又使得鎖具更復(fù)雜了。隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，電子密碼鎖因其具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，勢必會(huì)取代傳統(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖而被廣泛使用。1.4 本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)通過本次設(shè)計(jì)，運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)完成一個(gè)密碼鎖的門控制系統(tǒng)，通過對(duì)電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)完成了門的開與關(guān)的任務(wù)。該系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能有：密碼輸入與修改、密碼顯示、密碼錯(cuò)誤報(bào)警、電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及開門指示等諸多功能。在經(jīng)過此次設(shè)計(jì)，第一次運(yùn)用單片機(jī)控制設(shè)計(jì)完成一件產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)對(duì)以往學(xué)習(xí)的單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了一次徹底而系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和鞏固，對(duì)以往學(xué)習(xí)的知識(shí)有了更好的掌握和運(yùn)用，同時(shí)鍛煉了自己動(dòng)手編寫程序的能力，提高了自己的焊接水平和動(dòng)手能力。相信在以后的工作和學(xué)習(xí)中只要能夠不斷的運(yùn)用，相信可以對(duì)單片機(jī)的使用達(dá)到運(yùn)用自如的程度。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 - 6 -頁1.5 主要性能指標(biāo)1、 顯示功能：能顯示 4 位密碼和相關(guān)提示字符。2、 具有密碼修改功能；在輸入正確的的密碼后，即進(jìn)入了修改密碼狀態(tài)，方可對(duì)開門密碼進(jìn)行修改。3、 具有開門功能；即輸入正確的開門密碼后，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)門的開啟，并作出指示。4、 具有錯(cuò)誤提示；即在輸入的開門密碼錯(cuò)誤的情況下，實(shí)現(xiàn)蜂鳴器報(bào)警，并且指示燈作出指示。5、 電源：220V10%6、 功耗：2.5W1.6 使用說明1、 接通電源，按下面板上的“RST”鍵后，儀器顯示“” 。2、 按動(dòng)“修改密碼”鍵，既進(jìn)入到密碼輸入狀態(tài)；再次按動(dòng)該鍵，此時(shí)該鍵作為“選位”鍵使用，有對(duì)應(yīng)單元出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，表示該單元的內(nèi)容可以進(jìn)行調(diào)態(tài)，連續(xù)鍵入“選位”鍵，其它單元依次閃爍，并循環(huán)閃爍。3、 當(dāng)某一單元出現(xiàn)閃爍后，按動(dòng)“修改”鍵（即加 1 鍵） ，該單元的內(nèi)容以一定規(guī)律加1。4、 按動(dòng)“確定”鍵，即將密碼輸入完成。等待單片機(jī)進(jìn)行處理，若輸入密碼與的密碼相同，這時(shí) 1 號(hào)發(fā)光二極管即會(huì)點(diǎn)亮 5 秒（顯示紅色） ，即進(jìn)入密碼修改狀態(tài)，這時(shí)可按 2 和 3 方法進(jìn)行密碼修改，最后按動(dòng)“確定”鍵，即實(shí)現(xiàn)了開門密碼的修改工作；若輸入密碼與相同，則 2 號(hào)發(fā)光二極管即會(huì)點(diǎn)亮 5 秒（顯示綠色） ，并控制電機(jī)動(dòng)作，完成對(duì)門的開啟工作；若輸入密碼錯(cuò)誤，則蜂鳴器響起，發(fā)出報(bào)警信息，維持5 秒后自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí) 1 號(hào)發(fā)光二極管點(diǎn)亮 5 秒，作出指示。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 - 7 -頁1.7 基本原理密碼門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分：硬件部分主要有 8031 或AT89S52 的最小系統(tǒng)，顯示部分、鍵盤部分、執(zhí)行部分以及電源部分；軟件設(shè)計(jì)則結(jié)合硬件，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)提出的各項(xiàng)要求，密碼顯示則利用 8031 或 AT89S52，在軟件的支持下，完成其精度主要取決于單片機(jī)本身的晶振頻率精度，密碼檢測則利用輸入的密碼和設(shè)定密碼相比較，當(dāng)兩者相同時(shí)，則利用軟件控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)門的開啟，并且二極管點(diǎn)亮作出指示；不相同時(shí)，則發(fā)出蜂鳴報(bào)警信息，進(jìn)行提示；鍵盤在軟件的配合下，實(shí)現(xiàn)了一鍵多用。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 - 8 -頁第 2 章：方案論證2.1 方案一：采用數(shù)字電路控制方案一：采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如下圖 2-1 所示。密碼修改電路電源VCC36V220V開始計(jì)時(shí)鎖定脈沖消除報(bào)警信號(hào)鍵盤輸入限時(shí)報(bào)警正確開鎖電路開門執(zhí)行電路報(bào)警次數(shù)檢測密碼校驗(yàn)電路鎖定 5分鐘市電供電電路電子切換開關(guān)蓄電池?cái)嚯姍z測充電電路圖 2-1 數(shù)字密碼鎖電路方案采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設(shè)計(jì)簡單。用以 74LS112 雙 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制部分，共設(shè)置了 9 個(gè)用戶輸入鍵，其中只有 4 個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過 40 秒（一般情況下，用戶不會(huì)西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 - 9 -頁超過 40 秒，若用戶覺得不便，還可以進(jìn)行修改）電路將報(bào)警 80 秒，以示提醒；若電路連續(xù)報(bào)警三次，則電路將鎖定鍵盤 5 分鐘，防止他人的非法操作。電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設(shè)置 UPS 電源是為了防止因?yàn)橥ｋ娫斐傻拿艽a鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。從而實(shí)現(xiàn)了密碼輸入、檢測、開鎖，報(bào)警等一系列功能動(dòng)作。采用數(shù)字密碼鎖電路雖然設(shè)計(jì)簡單，但是電路部分復(fù)雜程度較高，并且擴(kuò)展功能不方便，不容易實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化和升級(jí)。2.2 方案二：采用單片機(jī)為核心的控制方案方案二：采用一種是用以 AT89S52 為核心的單片機(jī)控制方案。本方案使采用 AT89S52 單片機(jī)作為核心，來設(shè)計(jì)