電子密碼鎖畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文題目：電子密碼鎖設(shè)計(jì)與制作系別：電子工程系專業(yè)：通信技術(shù)班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作摘要：在日常的生活和工作中,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。若使用傳統(tǒng)的機(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。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來越高。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。電子密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。論文首先簡要介紹了本課題的背景和主要工作，在接著講單片機(jī)電子密碼鎖中涉及到的理論知識(shí)，和一些主要器件做了簡要的闡述和說明。前面兩部分主要是用理論知識(shí)來支撐本課題的設(shè)計(jì)，第三部分則是對(duì)本課題的方案進(jìn)行論證，和共組成部分的比較和選用，同時(shí)也包括了系統(tǒng)的調(diào)試和產(chǎn)品的加工包裝。本次做的電子密碼鎖是以單片機(jī)STC89C52為核心，結(jié)合矩陣鍵盤、LCD顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、密碼錯(cuò)誤超次鎖定、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。達(dá)到制作簡易密碼的目的。關(guān)鍵詞:單片機(jī)STC89C52LCD顯示自動(dòng)報(bào)警目錄HYPERLINKHYPERLINK第一章概述 1HYPERLINK1.1背景 1HYPERLINK1.1.1簡介 1HYPERLINK1.1.2發(fā)展趨勢(shì) 1HYPERLINK1.2主要工作 2HYPERLINK第二章電子密碼鎖理論 3HYPERLINK2.1原理圖 3HYPERLINK2.2鍵盤原理 3HYPERLINK2.3主要元器件 4HYPERLINK2.3.1主控芯片STC89C52 4HYPERLINK2.3.2AT24C02芯片簡介 5HYPERLINK2.3.3LCD液晶顯示器 6HYPERLINK2.4單片機(jī)最小系統(tǒng) 6HYPERLINK2.4.1復(fù)位電路 7HYPERLINK2.4.2晶振電路 7HYPERLINK第三章電子密碼鎖設(shè)計(jì)與調(diào)試 8HYPERLINK3.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 8HYPERLINK3.2單片機(jī)的選擇和論證 9HYPERLINK3.3顯示器選擇和論證 9HYPERLINK3.4鍵盤方案的選擇和論證 10HYPERLINK3.5硬件設(shè)計(jì) 10HYPERLINK3.5.1按鍵電路 10HYPERLINK3.5.2報(bào)警電路 11HYPERLINK3.5.3開鎖電路 11HYPERLINK3.5.4密碼存儲(chǔ)電路 12HYPERLINK3.5.5電路圖的繪制 12HYPERLINK3.6軟件設(shè)計(jì) 14HYPERLINK3.6.1主程序設(shè)計(jì)流程圖 14HYPERLINK3.6.2鍵功能程序流程圖 14HYPERLINK3.6.3開鎖程序流程圖 15HYPERLINK3.7系統(tǒng)調(diào)試 16HYPERLINK3.7.1硬件調(diào)試 16HYPERLINK3.7.2軟件調(diào)試 16HYPERLINK3.7.3仿真調(diào)試 17HYPERLINK3.8產(chǎn)品封裝 19HYPERLINK第四章結(jié)論 21HYPERLINK4.1總結(jié) 21HYPERLINK4.2展望 21HYPERLINK參考文獻(xiàn) 23HYPERLINK致謝 24概述1第一章概述1.1背景1.1.1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[8]。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[10]?，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[11]。其特點(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，用戶可以隨時(shí)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),并且鍵盤鎖死短時(shí)間不能輸入。4)無活動(dòng)零件，不會(huì)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(huì)。1.1.2發(fā)展趨勢(shì)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。目前門鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易丟失；保險(xiǎn)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，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣[10]。針對(duì)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(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[10]。它的出現(xiàn)為人們的生活帶來了很大的方便，有很廣闊的市場前景。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引腳的2051系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解[9]。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(duì)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(duì)特定有效卡、指紋或聲音有效，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）2要求高且供個(gè)人使用的箱、柜、房間等[8]。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)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，這樣對(duì)盜賊而言是“道高一尺，魔高一丈”[10]。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(duì)用戶而言是“千挑百選，自得其所”?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢(shì)。1.2主要工作隨著人們對(duì)安全的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖（指紋識(shí)別、IC卡辨認(rèn)）已在國內(nèi)外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對(duì)特定的指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門等[8]。而且指紋識(shí)識(shí)別器若在公共場所使用存在容易機(jī)械損壞，IC卡還存在容易丟失、損壞等特點(diǎn)。加上其成本較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣[9]。鑒于目前的技術(shù)水平與市場的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。該設(shè)計(jì)是基于52單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)，是一種機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的實(shí)例，其要求當(dāng)外部鍵盤輸入的密碼和存儲(chǔ)器中所存的密碼相同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開鎖功能，而當(dāng)輸入三次錯(cuò)誤時(shí)則實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，具有防止被人試探而破解密碼的功能，即完善了市場上機(jī)械鎖的不便又減少因多輸入而被破解的缺陷。系統(tǒng)設(shè)有六位原始密碼，使用期間，用戶還可以自行更改密碼的功能。當(dāng)鍵盤輸入密碼時(shí)，按下確定按鈕，電路則將輸入密碼和原始密碼進(jìn)行比較，若果相同則實(shí)現(xiàn)開鎖，錯(cuò)誤則自動(dòng)刷新，實(shí)現(xiàn)重新輸入功能。密碼輸入錯(cuò)誤顯示器會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，同時(shí)輸入錯(cuò)誤3次時(shí)會(huì)鎖定鍵盤并報(bào)警。本課題的實(shí)現(xiàn)，需要使用到以下關(guān)鍵技術(shù)：1）基于52單片機(jī)簡單設(shè)計(jì)及外圍擴(kuò)展電路2）鍵盤輸入及單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸3）LCD顯示技術(shù)、單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)思路：以52單片機(jī)為核心，利用單片機(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，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加掉電存儲(chǔ)。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、時(shí)鐘電路、密碼儲(chǔ)存電路、復(fù)位電路、LCD顯示電路、開鎖電路、報(bào)警電路。電子密碼鎖理論3第二章電子密碼鎖理論2.1原理圖電子密碼鎖原理圖如下：圖2-12.2鍵盤原理矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是4×4個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。（如圖2-2）福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）4圖2-22.3主要元器件2.3.1主控芯片STC89C52STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，\o"看門狗定時(shí)器"看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16位\o"定時(shí)器"定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種\o"軟件"軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。STC89C52具體介紹如下：①主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端STC89C52引腳圖XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 電子密碼鎖理論5③控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)，2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。 ④可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.72.3.2AT24C02芯片簡介AT24C02是一個(gè)2K位串行CMOSE2PROM，內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)，CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了5668件的功耗。AT24C02有一個(gè)16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過IIC總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。AT24C02管腳圖CL串行時(shí)鐘:AT24C02串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。SDA串行數(shù)據(jù)/地址:AT24C02雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA是一個(gè)開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（wire-OR）。A0、A1、A2器件地址輸入端:這些輸入腳用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址，當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0。當(dāng)使用AT24C02時(shí)最大可級(jí)聯(lián)8個(gè)器件。如果只有一個(gè)AT24C02被總線尋址，這三個(gè)地址輸入腳（A0、A1、A2）可懸空或連接到Vss，如果只有一個(gè)AT24C02被總線尋址這三個(gè)地址輸入腳（A0、A1、A2）必須連接到Vss。WP寫保護(hù):如果WP管腳連接到Vcc，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀。當(dāng)WP管腳連接到Vss或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）62.3.3LCD液晶顯示器液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。1602型LCD可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7和RS,R/W,EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能，其樣品（圖2-3-3）及管腳功能如下： 圖2-3-3 第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。2.4單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng).對(duì)52列單片機(jī)來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。如下圖：電子密碼鎖理論7圖2-42.4.1復(fù)位電路比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。2.4.2晶振電路單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）8第三章電子密碼鎖設(shè)計(jì)與調(diào)試3.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)方案一：采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如圖3－1所示。圖3－1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，共設(shè)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)超過40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報(bào)警80秒，若電路連續(xù)報(bào)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、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。方案二：采用一種是用以STC89C52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(jì)和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示甚至添加遙控控制功能。電子密碼鎖設(shè)計(jì)與調(diào)試9圖3-2系統(tǒng)原理框圖通過比較以上兩種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，所以我們采用方案二。3.2單片機(jī)的選擇和論證方案一：采用由AT89C51芯片為核心硬件，該芯片具有低工作電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。方案二:采用單片機(jī)STC89C52,片內(nèi)ROM全都采用FlashROM；能以5V的超低壓工作；同時(shí)也與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容。該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8KBROM存儲(chǔ)空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。由于在制作中考慮到兩種型號(hào)的芯片燒寫軟件不一樣,我們平時(shí)教學(xué)用到的燒寫軟件適用于STC89C52,且內(nèi)存較大,燒寫時(shí)不用多次的插拔。所以選擇方案二以STC89C52作為主控制系統(tǒng).3.3顯示器選擇和論證方案一：采用LCD液晶顯示器。LCD有明顯的優(yōu)點(diǎn)：微功耗、尺寸小，超薄輕巧、顯示信息量大、字跡清晰、顯示穩(wěn)定美觀。LCD是以點(diǎn)陣模式顯示的，在福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）10中文顯示上很方便，但在各種符號(hào)的顯示上因?yàn)樾枰每刂菩酒瑒?chuàng)建字符庫，工作量大，占用資源較多。其成本也較高。方案二：采用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有低壓低耗能、壽命長、對(duì)外界環(huán)境要求低等特點(diǎn)，而且其精度比較高。采用BCD編碼方式顯示數(shù)字，顯示功能沒有LCD液晶顯示器豐富。由于顯示的內(nèi)容要求豐富的數(shù)據(jù)資源所以本設(shè)計(jì)采用方案一。3.4鍵盤方案的選擇和論證方案一：采用獨(dú)立式按鍵，直接在I/O口線上接上按鍵開關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)考慮精簡和優(yōu)化電路、程序和I/O口資源數(shù)，但是需占用較多的I/O口。方案二：采用8155擴(kuò)展I/O口及鍵盤，顯示等。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：使用靈活可編程，并且有RAM及計(jì)數(shù)器。若用該方案可提供更多的I/O資源，但操作起來稍微有點(diǎn)復(fù)雜。方案三：采用矩陣式按鍵。它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上。該方案的優(yōu)點(diǎn)是使用靈活可編程，占用I/0口資源比較少。若用該方案，可為其它功能提供更多的I/0資源。由于本設(shè)計(jì)所用到的按鍵數(shù)量較多，從資源、電路的復(fù)雜性和程序角度，我們考慮選擇方案三比較恰當(dāng)。3.5硬件設(shè)計(jì)3.5.1按鍵電路由于本設(shè)計(jì)所用到的按鍵數(shù)量較多所以采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè)4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清除，修改密碼等。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。（如下圖）圖2-5-1矩陣按鍵電子密碼鎖設(shè)計(jì)與調(diào)試113.5.2報(bào)警電路報(bào)警部分由蜂鳴器及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)有鍵按下時(shí)，響一聲，密碼正確時(shí)響兩聲。若是密碼輸錯(cuò)時(shí)當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，單片機(jī)的P2.1引腳為低電平，三極管T3導(dǎo)通蜂鳴器發(fā)出噪鳴聲長響報(bào)警。圖3-5-2報(bào)警電路原理圖3.5.3開鎖電路電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要當(dāng)密碼正確時(shí)，三極管導(dǎo)通此線圈兩端有電壓通過時(shí)，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。圖3-5-3開鎖電路圖福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）123.5.4密碼存儲(chǔ)電路本設(shè)計(jì)采用AT2402芯片來配合單片機(jī)存貯掉電前需要保存的數(shù)據(jù)，防止掉電密碼的丟失。連接電路圖（圖3-5-4） 圖3-5-4圖中1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址，在STC89C52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(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)儲(chǔ)存單元的讀寫，所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。3.5.5電路圖的繪制1、PCB板的封裝PCB板的制作，在畫好原理圖后要給每個(gè)元件都要畫封裝，有些元件的封裝軟件protelDXP就有自帶的封裝，只要給它加載進(jìn)去就可以了，但一些自己畫的元件就有可能找不到合適的封裝，這就要自己去畫一個(gè)封裝。封裝是根據(jù)實(shí)物的大小來畫的，否則刻出來的電路板可能會(huì)跟實(shí)際的有出入造成大小不一的局面。2、PCB圖設(shè)計(jì)在確定元件的封裝之后，就可以把原理圖生成PCB圖。剛剛生成的圖要先設(shè)置規(guī)則。在本次設(shè)計(jì)中主要設(shè)置了線寬（全局設(shè)為0.8mm,電源和地線設(shè)為1mm），線間的最小距離（設(shè)為0.4mm）,還有設(shè)置連接方式為DirectConnect等。規(guī)則全設(shè)好之后，就可以開始布板了。電路圖的繪制我們也是分模塊畫的，下圖為矩陣鍵盤和單片機(jī)最小系統(tǒng)的PCB圖。電子密碼鎖設(shè)計(jì)與調(diào)試13矩陣鍵盤設(shè)計(jì)圖單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）143.6軟件設(shè)計(jì)3.6.1主程序設(shè)計(jì)流程圖電子密碼鎖工作的主要過程是LCD顯示屏提示開始輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，按下確認(rèn)鍵后判斷密碼的正確性，作出開鎖或報(bào)警處理。修改密碼時(shí)，先輸入正確密碼后在輸一遍，符合后才能進(jìn)入到密碼該修界面。如圖3-6圖3-6-13.6.2鍵功能程序流程圖鍵盤對(duì)應(yīng)名稱定義： 123A456B789C*0#D其中，【0—9】為數(shù)字鍵，用于輸入相應(yīng)的密碼， 【*】號(hào)鍵為取消當(dāng)前操作 【#】號(hào)鍵為確認(rèn) 【D】鍵為修改密碼 其它鍵無功能及定義電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與調(diào)試15圖3-6-2鍵功能程序流程圖3.6.3開鎖程序流程圖程序設(shè)計(jì)思路：產(chǎn)品上點(diǎn)之后進(jìn)行初始化,接著顯示“password：”在輸入六位密碼并確認(rèn)時(shí)候系統(tǒng)與設(shè)定的密碼進(jìn)行對(duì)比，若正確則顯示器上顯示“open”指示燈亮2秒開鎖成功。若是密碼錯(cuò)誤顯示“error”，報(bào)警燈閃爍2次。其流程圖(如圖3-6-3)圖3-6-3開鎖程序流程圖福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）163.7系統(tǒng)調(diào)試3.7.1硬件調(diào)試1、首先要先從外觀上檢查電路板焊點(diǎn)是否光滑，并且對(duì)照電路的原理圖，看看是否有錯(cuò)焊，漏焊，虛焊和連焊等硬件問題，元器件的型號(hào)、標(biāo)稱值是否弄錯(cuò)。看在焊接走線時(shí)，是否把一些比較長的短路線對(duì)錯(cuò)位置，電源和地是否有短路的現(xiàn)象。2、用數(shù)字萬用表檢查電路，檢查電路是否都有通路，是否出現(xiàn)短路，開路等現(xiàn)象，元器件的極性是否有焊反的。通過IC座連接的芯片是否插入，各個(gè)管腳是否接觸良好，芯片在插入IC座時(shí)是否有插反等現(xiàn)象。用萬用表檢測室當(dāng)測得值與正常值相差較大時(shí)經(jīng)過分析可找到故障。3、將電路板通電，觀察電路是否出現(xiàn)異常，若出現(xiàn)異常（元器件冒煙或芯片發(fā)燙等）應(yīng)及時(shí)切斷電源，根據(jù)現(xiàn)象檢查電路。3.7.2軟件調(diào)試首先打開keilC51主程序，新建工程，新建文本框此時(shí)保存時(shí)后綴要是“.c”否則后面添加文件的時(shí)候無法識(shí)別，在添加完文件后就可以開始編寫程序，程序的頭文件也是有一定格式的。例如：#include<reg51.h>。在程序編寫完成后檢查是否有錯(cuò)誤可以點(diǎn)擊進(jìn)行全編譯，若是有錯(cuò)誤或者是警告都會(huì)在下面的錯(cuò)誤提示框中顯示出來。同時(shí)我們只要雙擊提示的錯(cuò)誤就能跳到錯(cuò)誤或警告的地方，這樣就方便我們對(duì)程序的修改了。在程序編寫正確的時(shí)候點(diǎn)擊圖標(biāo)設(shè)置生成51單片機(jī)可執(zhí)行的HEX文件。調(diào)試圖如下：圖3-7-2調(diào)試圖電子密碼鎖設(shè)計(jì)與調(diào)試173.7.3仿真調(diào)試在proteus上繪制好電路圖，講keil生成的HEX文件導(dǎo)入到STC89C52里面點(diǎn)擊開始按鈕進(jìn)行密碼初始化。圖3-7-3輸入密碼調(diào)試：此時(shí)密碼輸入正確，顯示器顯示“open”。如下圖所示圖3-7-4修改密碼調(diào)試：在開鎖狀態(tài)下，再次輸入正確的密碼并按下【#】（確認(rèn)）鍵，福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）18此時(shí)顯示器顯示“SetNeWordEnable”。輸入新的六位密碼并按【D】（重設(shè)）鍵，并顯示“Inputagain”再重復(fù)輸入一次新密碼并按【D】，修改成功后顯示器顯示“ResetpasswordOK”，密碼修改完成。修改過程如下：圖3-7-5圖3-7-6電子密碼鎖設(shè)計(jì)與調(diào)試19圖3-7-7通過proteus軟件的操作可以確定程序的可用性，產(chǎn)品功能上也都能得到實(shí)現(xiàn)。3.8產(chǎn)品封裝由于電子產(chǎn)品存在一些弱點(diǎn)，一是怕碰撞、擠壓，會(huì)使碼電子產(chǎn)品的外部受損，影響美觀，并且產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，零部件生產(chǎn)精密，不能承受外力的沖擊、磕碰，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成致命傷害。二是怕潮濕，數(shù)碼電子產(chǎn)品受潮后，大量水氣侵入電路板形成水漬，造成短路，或使金屬接口氧化。三是怕灰塵、油脂，灰塵的進(jìn)入也會(huì)妨礙電路板接點(diǎn)間的電流傳導(dǎo)，污染內(nèi)部線路，影響內(nèi)部零件，造成損害。四是怕靜電，過大的靜電會(huì)擊傷數(shù)碼電子產(chǎn)品內(nèi)的一些電子元件，造成零部件短路，最終直接損害整個(gè)機(jī)器。五是怕熱、高溫，過熱的高溫環(huán)境，不但會(huì)使數(shù)碼電子產(chǎn)品的外觀受損，也會(huì)使內(nèi)部的一些零件性能不穩(wěn)，直接影響產(chǎn)品的功能使用。這些問題在設(shè)計(jì)時(shí)都是要特別的考慮和注意。應(yīng)當(dāng)以有效地保護(hù)產(chǎn)品為首要功能，要結(jié)構(gòu)牢固，具有較好的耐沖擊和抗壓性能，不容易被外力環(huán)境損壞；其次應(yīng)考慮使用，攜帶、陳列、裝運(yùn)等的方便性；還要盡量考慮能重復(fù)利用，能顯示內(nèi)裝物等一些功能。因?yàn)榭紤]的產(chǎn)品的封裝所以我們一開始就決定把各個(gè)模塊分開制作最后再將其組合起來，分開制作不但減少了出錯(cuò)率還大大提高了組裝時(shí)的靈活性。并且在整體上也增加了產(chǎn)品的美感。組裝的底板采用廢舊的電路板外包裝則是用薄鋁板，因?yàn)殇X板具有良好的可塑性，在彎曲時(shí)也有一定的韌性。從總體的結(jié)構(gòu)上考福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）20慮鋁板在固定的時(shí)候也比較的理想，最后用螺絲固定底板和個(gè)模塊用熱熔膠來固定鋁板和底板的連接。產(chǎn)品封裝圖如下：產(chǎn)品組圖結(jié)論21第四章結(jié)論4.1總結(jié)本次課題通過系統(tǒng)地對(duì)電子密碼鎖制作與單片機(jī)開發(fā)過程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐,討論并設(shè)計(jì)了一種比較適用于日常生活的密碼鎖,并在計(jì)算機(jī)proteus軟件上進(jìn)行仿真驗(yàn)證,通過近一步的參數(shù)優(yōu)化,得到了符合預(yù)設(shè)性能指標(biāo)要求的結(jié)果。跟傳統(tǒng)的實(shí)物制作測試方式相比，極大的縮短了工程上從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)所需的時(shí)間和成本。根據(jù)軟件仿真驗(yàn)證結(jié)果，論文中設(shè)計(jì)的電子密碼鎖性能指標(biāo)的仿真驗(yàn)證結(jié)果為：輸入電壓為5V，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)開始的密碼初始化，密碼輸入正確開鎖時(shí)液晶屏顯示“open”，當(dāng)密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示“error”，若是密碼連續(xù)錯(cuò)誤3次時(shí)，鍵盤鎖定不能輸入，同時(shí)支持密碼修改。已基本滿足本課題預(yù)期設(shè)計(jì)要求，以及可通過進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)而適用于生活需求中，為以后取代傳統(tǒng)的鎖具提供了基礎(chǔ)。在本次設(shè)計(jì)中其實(shí)還存在著一些改進(jìn)的地方。比如：1602液晶顯示屏（沒有中文字庫，不支持中文顯示）要是再增加功能的話我們可采用12864型號(hào)的顯示屏，12864顯示屏可支持中文顯示，用在日常生活中可起到提示作用方便我們的操作。同時(shí)在鍵盤設(shè)計(jì)上也有改進(jìn)的地方，在鍵盤上也還有“A、B、C”三個(gè)按鍵沒有定義，并且由于鍵盤使用壽命不是很長，經(jīng)過反復(fù)的操作容易造成鍵盤失靈無法輸入等問題。在實(shí)際應(yīng)用中，電子密碼鎖還可以設(shè)置語音模式切換功能、控制系統(tǒng)強(qiáng)制復(fù)位功能、非法闖入報(bào)警功能（即入侵感應(yīng)功能，在門上鎖的狀態(tài)下，有人破鎖而入時(shí)，會(huì)發(fā)出強(qiáng)力的報(bào)警音）、數(shù)字密碼控制功能、反鎖功能、語音音量調(diào)節(jié)功能、系統(tǒng)故障自動(dòng)巡檢功能、火災(zāi)報(bào)警功能、開門記錄、雙重鎖定功能聯(lián)機(jī)管理、弱電提醒當(dāng)電量不足時(shí)，在啟動(dòng)開門時(shí)，會(huì)有美妙的音樂提示、USB數(shù)據(jù)接口功能等。這些都是本課題所需要改進(jìn)的，也是本課題后續(xù)的研究方向。4.2展望密碼鎖主要是針對(duì)門禁系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)，主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)門禁的識(shí)別和對(duì)個(gè)人財(cái)產(chǎn)的保護(hù)，在現(xiàn)實(shí)生活中，我們見過很多類型的密碼鎖。我們所做的密碼鎖過于簡單，簡單來說我們所做的密碼鎖應(yīng)該是一個(gè)模板而已，只能簡單顯示和識(shí)別。現(xiàn)在常用的有刷卡密碼鎖、指紋密碼鎖和遙控密碼鎖等。在作品中加入存儲(chǔ)器，將正確密碼存入存儲(chǔ)器中，防止斷電時(shí)對(duì)密碼鎖實(shí)現(xiàn)功能的影響。密碼輸入部分可以采用指紋識(shí)別，首先在建檔時(shí)，需要給用戶設(shè)置一個(gè)私人的ID號(hào)碼。然后，門禁管理系統(tǒng)再采集個(gè)人的指紋特征進(jìn)行建檔。當(dāng)用戶有訪問需要，操作者輕輕一壓手指或者是輸入ID號(hào)加指紋或者是ID號(hào)加密碼。門禁管理系統(tǒng)會(huì)采集您的指紋信息，與儲(chǔ)存的信息相比較，處理的結(jié)果通過電源控制箱后傳送給門鎖，實(shí)現(xiàn)開門。通過之后，門禁機(jī)會(huì)輸出繼電器信號(hào)或高低電頻信號(hào)到電源控制箱，通過繼電器轉(zhuǎn)換之后，輸出鎖控信號(hào)給門鎖設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)門的控制。遙控密福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)（論文）22碼鎖是經(jīng)過譯碼器和解碼器加上集成電路單片機(jī)組合，容易控制簡單方便。目前，電子密碼鎖的大量應(yīng)用與快速發(fā)展已在鎖具領(lǐng)域逐步顯現(xiàn)其具有的優(yōu)勢(shì)和對(duì)以后變革性影響，隨著社會(huì)進(jìn)步的需求電子密碼鎖也不斷更新和進(jìn)步，更小型、多用途、高性能的發(fā)展趨勢(shì)。參考文獻(xiàn)23參考文獻(xiàn)[1]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)(簡明修訂版)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1998.[2]李全利.單片機(jī)原理及接口技術(shù)［M］.高等教育出版社，2003.[3]楊