課程設(shè)計(jì)(論文)-基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì).doc

課程設(shè)計(jì)(論文)說明書題目：基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)院（系）：專業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職稱：2011年12月10日桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第1頁共3頁摘要本文詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方案。描述了電子密碼鎖的總體結(jié)構(gòu)、主要功能及工作原理等內(nèi)容。傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于安全性能太差，被撬的事件屢見不鮮，相比之下，電子密碼鎖因其保密性強(qiáng)，靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的歡迎。電子密碼鎖作為一種新型的鎖，省去了傳統(tǒng)機(jī)械鎖的鑰匙，使用者只要記得其密碼，便可以開啟，從而提高了防盜功能，本文主要設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)89S52為核心的電子密碼鎖，詳細(xì)的介紹了該電子密碼鎖完整的設(shè)計(jì)過程以及外圍的開鎖電路。電子密碼鎖主要由三部分組成：鍵盤接口電路、電子密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。鍵盤接口電路包括時(shí)序產(chǎn)生電路、鍵盤掃描電路、彈抖消除電路、鍵盤譯碼電路。電子密碼鎖控制電路設(shè)計(jì)包括數(shù)字按鍵的數(shù)字輸入、清除、功能按鍵的功能設(shè)計(jì)、輸出八段顯示電路包括數(shù)據(jù)選擇電路、八段顯示器掃描電路。關(guān)鍵詞：電子密碼鎖；89S52；鍵盤接口；輸出八段顯示。AbstractThisarticleparticularlyintroducesthedesign89S51microcontrollercorewithanelectroniclock,describetheoverallstructureofelectroniclock,mainfunctionandworkingprinciples.Becausetraditionalmechanicallockspoorsafetyperformance,itseasyforsomeonetopickalock.Electroniclocksforitsconfidentialityusegoodflexibility,highsafetyfactor,themajorityofusers.Electroniccodelockasanewtypeoflock,eliminatesthetraditionalmechanicalkeytothelock,theuserjustremembertheirpassword,theycanopen,thusgreatlyimprovinganti-theftfeature.Electroniccodelockconsistsofthreeparts:thekeyboardinterfacecircuit,electroniclockcontrolcircuit,theoutputoferectiondigitaltubecircuit.Keyboardinterfacecircuitincludesthetiminggeneratingcircuit,keyboardscanningcircuit,bounceeliminationcircuit,thekeyboarddecodercircuit.Electroniccodelockcontrolcircuitdesign,includingdigitalkeydigitalinput,functionaldesignoffunctionkeys,shiftregisterdesignandcontrol,passwordremove,change,tostepdown,storage,alarmsignalgeneratingcircuitpasswordcheck,theliftingpowerlockscircuit.Keywords：electroniccodelock；89S52；keyboardinterface；outputofeightdigitaltube桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第2頁共3頁目錄引言.11.關(guān)于課題.11.1幾種常見的密碼鎖.11.1.1普通密碼鎖.11.1.2機(jī)械密碼鎖.11.1.3電磁卡片式密碼鎖.11.1.4指紋密碼鎖.11.2研究背景及意義.21.3本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及功能描述.22.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì).23.硬件電路設(shè)計(jì).33.1AT89S52介紹.33.1.1芯片介紹.33.1.2引腳排列及其功能.43.2按鍵電路設(shè)計(jì).53.3LED顯示電路.63.4開鎖電路.73.5復(fù)位電路.74.軟件設(shè)計(jì).84.1軟件設(shè)計(jì)思路.84.2軟件主程序流程圖.94.3中斷服務(wù)子程序流程圖.105.系統(tǒng)調(diào)試.106.總結(jié).11桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第3頁共3頁謝辭.12參考文獻(xiàn).13附錄.14桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第1頁共21頁引言在日常生活和工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用機(jī)械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。為滿足人們對(duì)鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機(jī)已成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器。為了更好的推廣單片機(jī)在家電領(lǐng)域中的應(yīng)用，本系統(tǒng)采用AT89S51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)密碼鎖的控制。1.關(guān)于課題1.1幾種常見的密碼鎖1.1.1普通密碼鎖目前最常用機(jī)械鎖，這種鎖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格便宜，但在使用中暴露了很多缺點(diǎn)：(1)機(jī)械鎖是靠金屬制成的，通過鑰匙上的不同齒形與鎖芯的配合來工作的，安全性較低；(2)鑰匙一旦丟失，無論誰撿到鑰匙都可將門打開。1.1.2機(jī)械密碼鎖該型鎖將解鎖密碼以機(jī)械裝定的形式存儲(chǔ)在裝置的鑒別機(jī)構(gòu)上，在裝置的外圍設(shè)立密碼操作鍵。密碼的輸入，產(chǎn)生相應(yīng)的鑒別動(dòng)作，即正確的密碼輸入，鑒別機(jī)構(gòu)產(chǎn)生開鎖動(dòng)作：錯(cuò)誤的密碼輸入，鑒別機(jī)構(gòu)的部件將發(fā)生錯(cuò)位或不做出響應(yīng)。機(jī)械密碼鎖采用機(jī)械加工(如精密機(jī)械加工微細(xì)加工)制作，皮實(shí)、耐用，電磁干擾、外界的異常信號(hào)很難啟動(dòng)鑒別機(jī)構(gòu)。但機(jī)械密碼鎖通常包含多個(gè)較復(fù)雜的機(jī)、電功能組件，裝置微小型化需借助先進(jìn)的制造技術(shù)與裝配工藝，制造周期長(zhǎng)、成本高，機(jī)電接口及測(cè)試也有一定難度。1.1.3電磁卡片式密碼鎖該型鎖類似于機(jī)械鎖，利用光電耦合或電磁感應(yīng)的原理，將密鑰信息預(yù)先置于卡片內(nèi)，加工好的卡片充當(dāng)鑰匙，開鎖時(shí)將卡片插入鎖內(nèi)或近距離感應(yīng)就能將鎖打開。該鎖的優(yōu)點(diǎn)是：成本較低；授權(quán)用戶一人一卡，可聯(lián)微機(jī)，有開門記錄。缺點(diǎn)是：卡片設(shè)備有磨損，壽命較短；卡片容易復(fù)制，不易雙向控制；磁卡內(nèi)存儲(chǔ)的信息容易因外界磁場(chǎng)干擾而錯(cuò)亂，以致卡片(鑰匙)無效。1.1.4指紋密碼鎖桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第2頁共21頁該類鎖通過檢驗(yàn)人員生物特征(如指紋)等方式來識(shí)別開鎖。管理員利用采樣控制軟件，通過指紋采集儀采集、保存指紋；識(shí)別軟件依賴指紋庫識(shí)別開鎖者的身份，通過外圍設(shè)備顯示、打印和存儲(chǔ)。指紋具有唯一性和終身不變性的特點(diǎn)，一直被當(dāng)作身份鑒定的可靠手段，從是否允許非法開啟角度來說，安全性極好；但從使用是否方便的角度看，對(duì)安裝環(huán)境和使用者的要求很高，安裝位置與使用者身高之間必須滿足一定的關(guān)系；同一個(gè)人，在指紋劃傷，或任何被用于開鎖的識(shí)別部位有損傷的情況下，可能產(chǎn)生錯(cuò)誤識(shí)別而無法開鎖。1.2研究背景及意義隨著老百姓生活水平的提高，住房條件的改善，決定了門鎖必然成為鎖具市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊。目前，我國(guó)門鎖市場(chǎng)以機(jī)械鎖為主。現(xiàn)今，很多行業(yè)的許多地方都要用到密碼鎖，隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭或公司的防盜這一問題也變的尤其突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，被撬的事件屢見不鮮，再者，普通密碼鎖的密碼容易被多次試探而破譯，所以，考慮到單片機(jī)的優(yōu)越性，一種基于單片機(jī)的電子密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的電子密碼鎖，它除具有機(jī)械密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應(yīng)用日益廣泛。本文介紹以51系列單片機(jī)為核心的電子密碼鎖，詳細(xì)闡述了其工作原理、基本功能框圖、關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)及軟件工作流程。目前使用的密碼鎖種類繁多，各具特色。本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用AT89S51單片機(jī)，研制了一款具有報(bào)警功能的電子密碼鎖。該密碼鎖設(shè)計(jì)方法合理，簡(jiǎn)單易行，成本低，符合住宅、辦公室用鎖要求，具有推廣價(jià)值。1.3本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及功能描述電子密碼鎖以AT89S52單片機(jī)為系統(tǒng)控制單元，通過4*4矩陣鍵盤輸入密碼，當(dāng)用戶輸入密碼正確時(shí)，綠燈閃亮；當(dāng)用戶輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，紅燈閃亮，以提示用戶輸入密碼錯(cuò)誤；除了簡(jiǎn)單的密碼對(duì)錯(cuò)判斷，本次設(shè)計(jì)額外添加幾項(xiàng)人性化功能，如：加電后，顯示“888888”，表示電路運(yùn)行正常，可以輸入密碼；輸入密碼時(shí)，只逐位顯示“F”，以防止泄漏密碼；輸入密碼過程中，如果輸入錯(cuò)誤，可按“取消”鍵清除屏幕。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)利用單片機(jī)中一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第3頁共21頁接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，最好電容使用30pF10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF10pF。另外也可以用外部時(shí)鐘，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空，由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。本方案采用一種是以8052為核心的單片機(jī)控制方案。利用石英晶體諧振器和單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本密碼鎖功能。初步設(shè)計(jì)如下：（1）輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。（2）LED數(shù)碼管顯示輸入密碼，但只逐位顯示“F”，以防止泄漏密碼。（3）輸入密碼過程中，如果輸入錯(cuò)誤，可按“取消”鍵清除屏幕。（4）輸入密碼完后按“確認(rèn)”鍵，單片機(jī)與設(shè)置密碼比較，若正確，則綠色發(fā)光二極