基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）檔 案 袋 學(xué)院 常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專業(yè) 電子信息工程技術(shù) 課題名稱： 基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計 編號名 稱件數(shù)頁數(shù)編號名 稱件數(shù)頁數(shù)1前期工作材料112畢業(yè)論文說明書1選題表113畢業(yè)論文答辯記錄11畢業(yè)論文開題報告14畢業(yè)論文評語12中期檢查表11 常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)前期工作材料學(xué)生姓名：學(xué) 號：系 名 稱：信息技術(shù)系專 業(yè)：電子信息工程技術(shù)設(shè)計題目:基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計指 導(dǎo) 者：講師 (姓 名)(專業(yè)技術(shù)職務(wù))材 料 目 錄序號名 稱數(shù)量備 注1畢業(yè)設(shè)計(論文)選題表12畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告含文獻(xiàn)綜述13畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查

2、表1注：畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查工作結(jié)束后，請將該封面與目錄中各材料合訂成冊，并統(tǒng)一存放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋”中（打印件一律用a4紙型）。常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）選題表系部信息技術(shù)系學(xué)生姓名專業(yè)電子信息工程技術(shù)教師姓名選題名稱基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計課題性質(zhì)abcde課題來源abcd課題簡介課題制作的是單片機(jī)電子密碼鎖，他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。大大減少了其他鎖的工作量。此次課題以at89c52為核心。采用proteus提供的實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫以及修改電路設(shè)計的靈活性來完成虛擬電路的

3、仿真。而代碼部分則采用keil軟件，keil生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。設(shè)計（論文）要 求通過采用proteus和keil相結(jié)合的方式來設(shè)計密碼鎖，用protel 99se來完成電路板設(shè)計。單片機(jī)密碼鎖其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖，正好反映出電子信息工程技術(shù)專業(yè)的建設(shè)成果，給人耳目一新的感覺。論文要求設(shè)計思路清晰，代碼符合標(biāo)準(zhǔn)，能夠反映出使用不同軟件所完成的不同成果，在設(shè)計理念和思路上具有一定的創(chuàng)新性。選擇原因采用proteus和keil相結(jié)合的方式來制作單片機(jī)是目前比較流行的一種設(shè)計方式。本人對初次單獨(dú)嘗試p

4、roteus和keil相結(jié)合的方式來制作，并且可以對以后從事此方面的工作有一定的幫助，對大學(xué)所學(xué)的知識做一個總結(jié)和拓展，因此我們選擇了此課題。專業(yè)所在教研室審定意見： 教研室負(fù)責(zé)人（簽名）： 2011 年9 月常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書系部：信息技術(shù)系專業(yè)：電子信息工程技術(shù) 姓名:學(xué)號:題目：基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計起迄日期:設(shè)計(論文) 地點(diǎn):指 導(dǎo) 教 師:專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人：發(fā)任務(wù)書日期: 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書1本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 通過課程設(shè)計，使學(xué)生鞏固和加深對單片機(jī)基礎(chǔ)知識的理解，學(xué)會搜尋資料、方案設(shè)計、方案比較、以及單元電路設(shè)計

5、計算等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力、提高分析解決實(shí)際問題的能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)。2本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：課題任務(wù)：本設(shè)計利用一臺裝有protel 99se、proteus和keil軟件的機(jī)器及其引起相關(guān)資料所完成。技術(shù)要求：本人初次單獨(dú)嘗試proteus和keil相結(jié)合的方式來制作單片機(jī)，以凸顯通過單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)制作的靈活性，而protel 99se來完成電路板的設(shè)計，最終設(shè)計出一個能開、能關(guān)、能報警、能修改密碼的電子密碼鎖。工作要求:主要完成使用單片機(jī)制作電子密碼鎖，采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路

6、，組成電子密碼鎖，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯誤則報警。密碼可以有用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入就的密碼，在輸入新密碼的時候要二次確認(rèn)，以防止誤操作。畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書3對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求包括圖表、實(shí)物等硬件要求： 本課題主要完成電子密碼鎖制作，需要裝有keil、protel 99se和proteus軟件的一臺計算機(jī)，采用keil來完成主要的代碼，借助protel 99se軟件來進(jìn)行電路板的制作，以及proteus軟件來進(jìn)行仿真處理。此設(shè)計主要表現(xiàn)

7、的是對電子信息工程技術(shù)專業(yè)的展示，主題鮮明清晰，真切的深入人心，在論文中可以通過一些截圖來充分的表達(dá)這一點(diǎn)。4主要參考文獻(xiàn)：1、石文軒，宋薇，基于單片機(jī)mcs-51的智能密碼鎖設(shè)計m,武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004，（01）；2 、祖龍起，劉仁杰，一種新型可編程密碼鎖j,大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002，（01）；3 、葉啟明，單片機(jī)制作的新型安全鎖j，家庭電子。2011，（10）；4 、v. yu. teplov,a. v. anisimov. thermostatting system using a single-chip microcomputer and thermoelectric

8、 modules based on the peltier effectj ,2002 5、單片機(jī)原理及及應(yīng)用王迎旭編 機(jī)械工業(yè)出版社 20016、單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù) 周航慈 著 北京航空航天大學(xué)出版社 2008,17 、黃志君，高峰，王建.輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)j.廣西工學(xué)院學(xué)報.2006(4):912.8 、單春賢，韓鈞等. 一種集成度較高的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計j. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車，2006(6)：3338.9、張洪潤 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程 北京：清華大學(xué)出版社，199710、沙占友 a study of the control system with intelligent temper

9、ature sensors.icemi第四屆國際電子測量學(xué)術(shù)會議論文集，電子測量與一起學(xué)報.第13卷，1998（8），istp收錄 2009,511、the intel microprocessors architecture,programming,and interfacing .高等教育出版社(影印版),2001 20-081201-05-0112、李照清，單片機(jī)原理及接口技術(shù)（簡明修訂版）。杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，199813、thkszm-1型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、keil軟件，wave軟件 2011,714、數(shù)字控制與plc實(shí)驗(yàn)室“thkszm-1型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)” 20

10、08,515、jonathan d. nash， douglas r. caldwell, michael j. zelman, and james n. moum a thermocouple probe for high-speed temperature measurement in the ocean. manuscript received 18 august 1997, in final form 9 november 1998：1447-1449.畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書5本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進(jìn)度計劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2011年7月4日 2011年 9

11、月18日搜集資料，明確指導(dǎo)教師、確定初步設(shè)計方案，簽訂任務(wù)書2011年9月19日 2011年 12月3日確定詳細(xì)設(shè)計方案，回校上交實(shí)習(xí)單位證明2011年12月4日 2012年 3月17日進(jìn)行系統(tǒng)初步設(shè)計，回校中期檢查2012年3月18日 2012年 4月22日系統(tǒng)初步設(shè)計完成2012年4月23日 2012年 5月13日進(jìn)行進(jìn)一步的完善，修改并調(diào)試、撰寫畢業(yè)設(shè)計論文2012年5月14 日 2012年 5月20日畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)，論文修改并上交指導(dǎo)老師2012年5月21日 2012年 5月25日回校打印論文并裝訂，一式兩份，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯2012年5月26 日 2012年 5月27日畢業(yè)答辯所在專業(yè)教研

12、室審查意見：負(fù)責(zé)人： 2011年9月18日系部意見：系部領(lǐng)導(dǎo)： 2011 年 9月28日常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師選題情況課題名稱基于單片機(jī)的電子密碼鎖難易程度偏難適中偏易工作量較大合理較小符合規(guī)范化的要求任務(wù)書有無開題報告有無外文翻譯質(zhì)量優(yōu)良中差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況好一般差工作進(jìn)度快按計劃進(jìn)行慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu)良中差中期成績評定：所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人： 2012年3月17日常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書作 者： 學(xué) 號： 系 部： 信息技術(shù)系 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 題 目： 基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計 指導(dǎo)者

13、：講師評閱者： 2012 年 5 月 常 州 常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄姓 名學(xué) 號畢業(yè)屆別2012專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）題目答辯日期、時間答辯組成員（簽字）：答辯記錄： 記錄人（簽字）： 2012 年 月 日 答辯組組長（簽字）： 2012 年 月 日（系部蓋章）附注：畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過

14、幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要摘 要隨著科技的日益發(fā)展，電子密碼控制系統(tǒng)已越來越符合人們的要求，本設(shè)計介紹了基于單片機(jī)和串行eeprom的智能密碼控制

15、系統(tǒng)，對系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)描述，該系統(tǒng)采用at89c52單片機(jī)和at24c01串行eeprom，通過at89c52模擬ic總線和at24c01通訊，實(shí)現(xiàn)密碼控制的功能。本文從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用atmel公司的單片機(jī)at89c52作為控芯片與數(shù)據(jù)存儲單元，結(jié)合外圍的矩陣鍵盤輸入、lcd液晶顯示、報警、開鎖等，用c語言編寫主控芯片的控制程序與eeprom讀寫程序相結(jié)合，設(shè)計了一款可以多次更改密碼，具有報警功能的電子密碼控制系統(tǒng)。這種電路設(shè)計具有防試探按鍵輸入、智能控制上鎖、開鎖、報警、修改密碼等多種功能。密碼保密性強(qiáng)、靈活性高。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明、該密碼控制系統(tǒng)具有設(shè)計方法合理，簡

16、單易行，成本低，安全使用等特點(diǎn)，符合車輛、辦公室用鎖要求、具有推廣價值。關(guān)鍵詞：密碼控制；密碼鎖；單片機(jī)；報警design of electric password lock based on mcuabstract：with the increasing development of science and technology, electronic password control system has been more and more accord with the demands of the people, based on scm and serial eeprom only

17、 password control system, to the system hardware design and software design are described in detail, the system uses the at89c52chip and at24c01serial eeprom, through at89c52 simulation i l c bus and at24c01communication, realizes the password control function.this article from the economic point of

18、 view, using atmels at89c52 microcontroller as the control chip and data memory unit, combined with the periphery of the matrix keyboard, lcd display, alarm, unlock, using c language master control chip control procedures and eeprom read and write program to combine, to design a cipher can be change

19、d many times with the function of alarm, electronic password control system. this circuit design with anti-test button input, intelligent control lock, lock, alarm, modify passwords and other functions. password confidentiality, high flexibility.proved by experiments, the password control system wit

20、h the design method is reasonable, simple, low cost, safe use and other characteristics, in line with the vehicle, office lock request, have promotion value.key words: password control; password lock; single-chip; alarm.目錄1 引 言52 電子密碼鎖簡介62.1 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢62.2 本設(shè)計所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)72.3 方案論證與比較73 系統(tǒng)硬件構(gòu)成83.1開鎖機(jī)構(gòu)83.2

21、 按鍵電路設(shè)計103.3顯示電路設(shè)計123.4復(fù)位電路133.5報警蜂鳴器電路設(shè)計143.6開鎖方法144 系統(tǒng)軟件構(gòu)成154.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖154.2 主程序流程圖164.3 按鍵功能流程圖174.4開鎖程序流程圖185測試結(jié)果195.1 硬件調(diào)試195.2 軟件調(diào)試195.3 proteus仿真20附錄一：總原理圖24附錄二：實(shí)物照片26附錄三：程序代碼261 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、財務(wù)報表以及一些個人資料的保存多以枷鎖的辦法來解決、若使用傳統(tǒng)的機(jī)械式鑰匙開鎖，人們常需要攜帶多把鑰匙，使用極其不方便，且鑰匙丟了后安全性即大打折扣。隨著科技技術(shù)的不斷

22、發(fā)展，人們對日常生活中的安全保障期間的要求也越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的方法應(yīng)運(yùn)而生。密碼鎖具有安全性能高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。電子密碼鎖采用電子電路控制，通過密碼輸入來控制芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)。2 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。其特點(diǎn)如下：1) 保密性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大

23、于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。2) 密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。3) 誤碼輸入保護(hù)，當(dāng)輸入密碼錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。4) 無活動零件，不會磨損，壽命長。5) 使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。6) 電子密碼鎖操作簡單易行，一學(xué)即會。2.1 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢日常生活和工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。目前門鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易丟失；保險箱主要用機(jī)械密碼鎖，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造精度要求高，成本高，且易出現(xiàn)故障，人們常需攜帶多把鑰匙，使用極不方便

24、，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。針對這些鎖具給人們帶來的不便若使用機(jī)械式鑰匙開鎖，為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼鎖，其種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，制作簡單但很不安全，在后為多是基于eda來實(shí)現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步發(fā)展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強(qiáng)大，使用更加方便，安全保密性更強(qiáng)，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實(shí)現(xiàn)了真真的電子加密，用戶只有密碼或

25、電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨著電子元件的發(fā)展及人們對保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電子密碼鎖。出于安全、方便等方面的需要許多電子密碼鎖已相繼問世。但這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對特定有效卡、指紋或聲音有效，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密要求高且供個人使用的箱、柜、房間等。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”。可以看出組合使用電子信息是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢

26、。2.2 本設(shè)計所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)本設(shè)計采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯誤將報警。密碼可以有用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入就的密碼，在輸入新密碼的時候要二次確認(rèn)，以防止誤操作。2.3 方案論證與比較方案一：采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如圖21所示。圖21 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，共設(shè)了16個用戶輸入鍵，其中有12個是數(shù)字按鍵，其余4個

27、是字母按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，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間超過40秒（一般情況下，用戶不會超過40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警80秒，若電路連續(xù)報警三次，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、報警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。方案二：采用一種是用以at89c52為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計和豐富的io端口，及其控制的準(zhǔn)確性，

28、不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖22所示。顯示模塊鍵盤輸入模塊 at89c52報警電路復(fù)位電路開鎖電路密碼存儲模塊圖22單片機(jī)控制方案 通過比較以上兩種方案，單片機(jī)方案有較大的活動空間，不但能實(shí)現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級，所以我們采用后一種方案。3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成3.1開鎖機(jī)構(gòu)開鎖lcd初始化輸入密碼按開鎖鍵報警程序確認(rèn)程序輸入密碼正確？開鎖成功返回圖3-1開鎖程序流程圖yn通過單片機(jī)送給開鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電路驅(qū)動電磁鎖吸合，從而達(dá)到開鎖的目的。其原理如圖31所示。其中開鎖模塊的核心為存儲芯片at2

29、4c02，其特點(diǎn)：低壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓運(yùn)行模塊如圖3-2為at24c02的芯片引腳圖。圖3-2at24c02的芯片引腳圖 at24c02是atmel公司的2kb字節(jié)的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低可以到2.5v，額定電流為1ma，靜態(tài)電流10ua(5.5v)，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的dip封裝，使用方便。其電路如圖3-2所示。圖中1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址，在at89c52上它們都能接地，第5腳和第8腳分別為正、負(fù)電源。at24c02中帶有片內(nèi)地址寄存器，每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實(shí)現(xiàn)對下

30、一個儲存單元的讀寫，所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。當(dāng)用戶輸入的密碼正確的話，單片機(jī)便輸出開門信號，送到開鎖驅(qū)動電路，然后驅(qū)動電磁鎖，達(dá)到開門的目的。其實(shí)際電路如圖33所示。電路驅(qū)動和開鎖兩級組成。由d5、r1、t10組成驅(qū)動電路。 d5作為開鎖的提示；由d6、c24、t11組成。其中d6、c24是為了消除電磁鎖可能產(chǎn)生的反向高電壓以及可能產(chǎn)生的電磁干擾。t11可選用中功率的三極管如8050，電磁鎖的選用要視情況而定，但是吸合力要足夠且由一定的余量。在本次設(shè)計中，基于節(jié)省材料的原則，暫時用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。圖33密碼鎖開鎖機(jī)構(gòu)電路圖3.2 按鍵電路設(shè)計由

31、于設(shè)計要求使用矩陣鍵盤，所以本設(shè)計就采用行列式鍵盤，同時也能減少鍵盤與單片機(jī)接口時所占用的i/o線的數(shù)目，在按鍵比較多的時候，通常采用這樣方法。其原理如圖34所示。89c521d0d1d2d3d4d5d6d7d8d9d105.1k x 45.1k x 4vcc圖34 行列式鍵盤原理電路圖每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要n條行線和m條列線，即可組成具有nm個按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識

32、別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。對照圖34所示的44鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)個工作原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機(jī)i/o口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00h，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器a中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個鍵。

33、按鍵的操作面板如圖圖35所示。共計數(shù)字鍵10個，功能鍵6個。*0#dcba963852741圖35 按鍵操作面板示意圖10個數(shù)字鍵用來輸入密碼，另外6個功能鍵分別是：a、b、c、d、*、#。其中“*”是取消鍵，“#”是確認(rèn)鍵，“a、b、c、d”是修改密碼鍵，只有在修改密碼才用得到。面板上還有一個蜂鳴器，其功能是用來指示操作的按鍵是否在成功的按下；另外一個功能是當(dāng)用戶輸入密碼錯誤時，鳴笛以示報警。3.3顯示電路設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計的顯示電路是為了給使用者以提示而設(shè)置的?？紤]到為了節(jié)約單片機(jī)的口資源，本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機(jī)的兩個串行口，就可以完成單片機(jī)的顯示功能，顯示電路的電路原理

34、圖如圖25所示。電路設(shè)定：當(dāng)程序檢測在5分鐘內(nèi)沒有按鍵操作的時候，就關(guān)閉顯示。這個功能使用程序來實(shí)現(xiàn)的，一旦沒有按鍵動作就啟動一個定時器，檢測在5分鐘內(nèi)沒有按鍵動作的時候，啟動一個程序，關(guān)閉顯示，這樣可以達(dá)到節(jié)省電能的目的。從單片機(jī)串口輸出的信號先送到左邊的移位寄存器（74hc164）,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達(dá)到顯示的目的。移位寄存器74hc164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動，插頭1（header1）接電源，插頭2（header2）接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端。電路中的三個整流管d1d3的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命。顯示器主顯示幾個字符，提供指示見圖36所示。 = = =coded l

35、ock= = =password:圖35 a接通電源，按下開關(guān)，顯示狀態(tài)= = =coded lock= = =open圖36 b密碼輸入正確= = =coded lock= = =error圖36 c 密碼輸入錯誤= = =coded lock= = =setnewwordenable圖36 d 修改密碼的提示= = =coded lock= = =input again圖36 e再次輸入新密碼的提示= = =coded lock= = =reset password ok圖36 f修改密碼成功的提示為了使該電子鎖能人性化的顯示輸入密碼的狀態(tài)以及密碼輸入的正確與否，添加了液晶顯示，放棄了數(shù)碼

36、管顯示，本次設(shè)計使用的是液晶顯示器，自帶英文字庫，各引腳分別介入p2.0，其介入電路圖如下：圖3-7 液晶顯示電路3.4復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使cpu和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后pc0000h，使單片機(jī)從第個單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即rst為高電平期間），p0口為高組態(tài)，p1p3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號psen無效。地址鎖存信號ale也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇的復(fù)位電路。該電路在最簡單的復(fù)位電路下增加了手動復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容c1上的電壓很小， 復(fù)位下拉

37、電阻上的電壓接近電源電壓，即rst為高電平，在電容充電的過程中rst端電壓逐漸下降，當(dāng)rst端的電壓小于某一數(shù)值后，cpu脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容c1足夠大，可以保證rst高電平有效時間大于24個振蕩周期，cpu能夠可靠復(fù)位。增加手動復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容c1通過r5放電。當(dāng)電容c1放電結(jié)束后，rst端的電位由r11與r15分壓比決定。由于r11r15 因此rst為高電平，cpu處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容c1充電，rst端電位下降，cpu脫離復(fù)位狀態(tài)。r11的作用在于限制按鍵按下瞬間電容c1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電 。圖3-8 復(fù)位電路原理圖3

38、.5報警蜂鳴器電路設(shè)計報警部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)按下時，“嘀”聲，每按下一次，發(fā)聲一次，密碼正確時，直接開鎖，當(dāng)密碼輸入錯誤時，單片機(jī)的p35引腳為低電平，報警系統(tǒng)開始報警。其電路如下圖圖3-9 報警電路3.6開鎖方法開鎖：插上電源后，程序自動調(diào)入初始密碼，此時依次輸入密碼，然后按【#】（確認(rèn)）鍵，此時鎖會打開，可以看到顯示open，密碼鎖打開。退出并關(guān)鎖：按下【*】（取消）鍵，此時鎖關(guān)閉，所有輸入清除。修改密碼：在開鎖狀態(tài)下，再次輸入正確的密碼并按下【#】（確認(rèn)）鍵，此時聽到兩聲提示，輸入新的六位密碼并按【d】（重設(shè)）鍵，再重復(fù)輸入一次新密碼并按【d】，會聽到

39、兩聲提示音，表示重設(shè)密碼成功，內(nèi)部保存新密碼并存儲到at24c02。（如兩次輸入的新密碼不一樣，則重設(shè)密碼失?。?。報警并鎖定鍵盤：當(dāng)輸入密碼錯誤后，報警并鎖定鍵盤3秒，如3秒內(nèi)又有按鍵，3秒再啟動。當(dāng)重置新密碼時，新密碼會保存于at24c02存儲器里。4 系統(tǒng)軟件構(gòu)成4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 at89c52顯示模塊報警電路開鎖電路密碼存儲模塊復(fù)位電路鍵盤輸入模塊圖4-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤模塊、復(fù)位電路、密碼儲存模塊、顯示模塊、報警電路、開鎖電路組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進(jìn)行各種功能的實(shí)現(xiàn)。由于用戶通過連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼后，經(jīng)過但盤基對用戶輸入的密碼與保存的

40、密碼進(jìn)行對比，從而潘盾密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路。并且把結(jié)果顯示在顯示模塊中。詳見下電路圖圖4-2 系統(tǒng)核心4.2 主程序流程圖如圖4- 3 為主程序流程圖，開始接上電源，程序進(jìn)行初始化設(shè)置，然后在鍵盤上輸入密碼，此系統(tǒng)進(jìn)行鍵盤掃描，密碼正確，開鎖成功，密碼錯誤3次出錯報警，選擇是否修改密碼，若要修改密碼，先輸入舊密碼，密碼正確后設(shè)置新密碼，錯誤時報警，需要兩次確認(rèn)新密碼，確認(rèn)后，密碼修改成功，否則結(jié)束最終返回。然后啟動程序，進(jìn)行保護(hù)，再次在鍵盤上輸入密碼，系統(tǒng)進(jìn)行掃描，如果和之前一樣，則執(zhí)行相同程序，如不是，則執(zhí)行另一種程序。 開始初始化密碼正確 輸入舊密碼

41、出錯報警開鎖原密碼相同設(shè)新密碼 返回開鎖修改圖4-3主程序流程圖4.3 按鍵功能流程圖鍵功能程序鍵值=09？鍵值=開鎖？鍵值=確認(rèn)？鍵值=設(shè)置？ 返回密碼輸入程序確認(rèn)程序設(shè)置程序開鎖程序圖4-4按鍵功能流程圖 n y ny n n y n y如圖4-4按鍵功能流程圖，在按鍵當(dāng)中，有與輸入、開鎖、清除、設(shè)置、確認(rèn)的程序相對應(yīng)的按鍵，并按順序與輸入的數(shù)相比較，當(dāng)輸入正確時，進(jìn)入密碼程序，錯誤時進(jìn)行清除，輸入兩次新密碼正確時，可進(jìn)行重新設(shè)置密碼，最后確認(rèn)程序。由于本設(shè)計所用到的案件數(shù)量較多而不適合使用按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線盒列線組成，也稱行列矩陣式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，

42、密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵相比，要節(jié)省很多i/o口，本設(shè)計使用的是4*￥鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置。其大體功能及單片機(jī)引腳接法如圖xxx所示。4.4開鎖程序流程圖如圖4-5開鎖流程圖，開始時按開鎖鍵，輸入密碼，如果輸入正確，則開鎖成功。如果輸入錯誤，則執(zhí)行報警程序。開鎖lcd初始化輸入密碼按開鎖鍵報警程序確認(rèn)程序輸入密碼正確？開鎖成功返回圖4-5開鎖程序流程圖yn5測試結(jié)果5.1 硬件調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的許多硬件故障只有通過軟、硬件聯(lián)調(diào)才能發(fā)現(xiàn),但一般是先排除系統(tǒng)中比較明顯的硬件

43、故障后才和軟件一起聯(lián)調(diào)。常見的硬件故障： (1)邏輯錯誤 硬件的邏輯錯誤是由于設(shè)計錯誤和焊接過程中的工藝錯誤而造成的,包括錯線、開路、短路等,其中最常見的是短路故障。 (2)元器件錯誤 元器件錯誤的原因有器件損壞或性能不符合要求,電解電容、二極管的極性接反或集成塊裝反等。 (3)可靠性差 應(yīng)用系統(tǒng)可靠性差的原因很多,如內(nèi)部和外部的干擾、電壓紋波系數(shù)過大、器件負(fù)載過重等均會造成系統(tǒng)的可靠性差。另外,走線和布置的不合理也會造成系統(tǒng)可靠性差。 (4)電源故障 電源故障包括：電壓值不符合設(shè)計要求、電源功率不足、負(fù)載能力差、紋波太重等。 硬件調(diào)試辦法 脫機(jī)調(diào)試是在加電前,先用萬用表等工具,按圖紙仔細(xì)核對

44、線路是否正確,并對元器件的安裝、型號、規(guī)格等進(jìn)行仔細(xì)檢查,特別焊接時有無走線之間相互短路等。 55.2 軟件調(diào)試程序在keil c51上調(diào)試，采用模塊程序設(shè)計技術(shù),則逐個模塊調(diào)好后再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)。 對于模塊結(jié)構(gòu)程序要一個個子程序分別調(diào)試。調(diào)試時,一定要符合入口條件和出口條件,調(diào)試可用單步運(yùn)行和斷點(diǎn)運(yùn)行方式,通過檢查用者系統(tǒng)的cpu現(xiàn)場情況、ram的內(nèi)容和io口的狀態(tài),檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計要求,有無循環(huán)錯誤、有無機(jī)器碼錯誤以及轉(zhuǎn)移地址的錯誤,同時,還可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的硬件設(shè)計錯誤和軟件算法錯誤。 各程序模塊通過后,則可以把相關(guān)功能塊連在一起進(jìn)行總調(diào)。這個階段若有故障,可以考慮各子程

45、序運(yùn)行時是否破壞了現(xiàn)場,緩沖單元、工作寄存器是否發(fā)生沖突,標(biāo)志位的建立和清除是否有誤,堆棧區(qū)是否有溢出,輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等等,若用者系統(tǒng)是在開發(fā)機(jī)的監(jiān)控程序下運(yùn)行時,還要考慮用者緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。 單步和斷點(diǎn)調(diào)試后,還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試,用以確定定時精度、cpu的實(shí)時響應(yīng)等問題。 當(dāng)全部調(diào)試和修改完成后,將程序固化到at89s51中。進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。各功能實(shí)現(xiàn)則調(diào)試完成。5.3 proteus仿真在硬件和軟件都能實(shí)現(xiàn)的條件下，利用proteus進(jìn)行仿真，通過不停的調(diào)試與改正，最后終于實(shí)現(xiàn)了密碼鎖的功能，proteus仿真結(jié)果如圖5-1所示當(dāng)連好各個模塊電路的導(dǎo)線后，導(dǎo)入

46、芯片程序，運(yùn)行該密碼鎖仿真電路，通過按鍵可以進(jìn)行密碼鎖的開鎖，修改密碼，錯誤密碼3次以上報警的操作，lcd顯示屏顯示相應(yīng)的操作現(xiàn)象，密碼正確可以開鎖，進(jìn)而可以修改密碼，密碼錯誤則喇叭發(fā)出報警聲，如果系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤還可以通過復(fù)位電路進(jìn)行復(fù)位?？傊?，在原有的理論基礎(chǔ)上，通過proteus能夠成功的進(jìn)行密碼鎖基本操作的仿真，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的功能。圖5-1 仿真測試結(jié) 論以上為實(shí)習(xí)期間所設(shè)計的電子密碼控制系統(tǒng)的電路，它經(jīng)過多次修改和整理，可以滿足設(shè)計的基本要求。輸入密碼是，如果輸錯，則進(jìn)行報警，在輸入時，lcd顯示為“*”。但因?yàn)槲业乃接邢蓿穗娐分幸泊嬖谝欢ǖ膯栴}。譬如說電路的密碼不能遺忘，一旦遺忘，就

47、很難打開，這可以通過增加電路解決，但由于太過于復(fù)雜，本設(shè)計并未加入；電路密碼只有自己知道，所以他人開鎖幾率很少。由于使用的是單片機(jī)作為控制元件，配合其他器件，使本密碼控制系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、性能可靠、電路簡單、成本低的特點(diǎn)，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有具有很高的智能化水平。致 謝三年的大學(xué)生活不知不覺就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，我有許多的沒好回憶。在這份大學(xué)的最后一頁里，我要感謝的人很多，首先要感謝我的學(xué)校，感謝在這四年中教給我做人的道理，讓我從一個懵懂得高中生變成一個成熟的青年。還要感謝我的論文指導(dǎo)老師。當(dāng)然，還要感謝寢室的兄弟們在我完成論文的過程中給予我的幫之和鼓勵，也許他們陪我度過了這三年的生活，最后要感謝的就是我的父母，對于他們我更是有千言萬語，還是匯聚成一句話：感謝你們一直都伴隨著我?，F(xiàn)在即將揮別我的學(xué)校、老師、同學(xué)，還有我這四年的大學(xué)生活，雖然依依不舍，但是對未來的路，我充滿信心。最后，感謝在大學(xué)期間認(rèn)識我和我認(rèn)識的所有人，有你們的伴隨，才有我大學(xué)生活的豐富多彩、絢麗多姿！謝謝！參 考 文 獻(xiàn)1、石文軒，宋薇，基于單片機(jī)mcs-51的智能密碼鎖設(shè)計m,武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004，（01）；2 、祖龍起，劉仁杰，一種新型可編