畢業(yè)設(shè)計(jì)電子密碼鎖(基于AT89C51)

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦畢業(yè)設(shè)計(jì)電子密碼鎖(基于AT89C51)摘要

本次設(shè)計(jì)使用AT89C51實(shí)現(xiàn)一基于單片機(jī)的電子密碼鎖。本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤、LED顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超次鎖定、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。除上述基本的密碼鎖功能外，還具有溫度顯示、時(shí)刻顯示等功能，依據(jù)實(shí)際的事情還能夠添加遙控功能。本系統(tǒng)成本低廉，功能有用。

關(guān)鍵詞:單片機(jī)AT89C51LED顯示矩陣鍵盤自動(dòng)報(bào)警

名目

1引言(1)

2方案的比較與論證(2)

3系統(tǒng)模塊電路的設(shè)計(jì)(4)

3.1系統(tǒng)總框圖(4)

3.2系統(tǒng)的模塊電路設(shè)計(jì)(4)

3.2..1單片機(jī)的最小系統(tǒng)模塊(4)

3.2..2波形產(chǎn)生模塊(5)

3.2..3鍵盤模塊(8)

3.2..4顯示模塊(9)

3.2..5電源模塊(11)

3.2..6溫度檢測模塊設(shè)計(jì)(13)

3.2..7開鎖電路和報(bào)警電路模塊(14)

4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)(15)

4.1軟件設(shè)計(jì)思路(15)

4.2系統(tǒng)主流程圖(15)

5總結(jié)(16)

6致謝(18)

7參考文獻(xiàn)(18)

8附錄(19)

1引言

目前，最常用的鎖是20世紀(jì)50年代意大利人設(shè)計(jì)的機(jī)械鎖，其機(jī)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格廉價(jià)。但在使用中暴露了非常多缺點(diǎn)：一是機(jī)械鎖是靠金屬制成的鑰匙上的別同齒形與鎖芯的配合來工作的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每4000把鎖中就有兩把鎖的鑰匙齒牙相同或類似，故安全性低。二是鑰匙一旦丟失，不管誰撿到都能夠?qū)㈡i打開。三是機(jī)械鎖的材料大多為黃銅，質(zhì)地較軟，容易損壞。四是機(jī)械鎖鑰匙易于復(fù)制，別適于諸如賓館等公共場所使用。由于人們對鎖的安全性，方便性等性能有更高的要求，許多智能鎖也相繼咨詢世，但這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對特定指紋或有效卡，但能適用于保密要求高且僅供個(gè)不人使用的箱、柜、房間，其成本普通較高，在一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。

隨著人們?nèi)兆铀降奶岣?，電子密碼防盜鎖作為防盜衛(wèi)士的作用日趨重要。電子密碼防盜鎖用密碼代替鑰匙，別但省去了佩戴鑰匙的麻煩，也從全然上解決了一般門鎖保密性差的缺點(diǎn)。隨著人們?nèi)兆铀降奶岣?，怎么?shí)現(xiàn)家庭防盜這一咨詢題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見別鮮，機(jī)械鎖的這些弊端為一種新型的鎖電子密碼鎖，提供了進(jìn)展的空間。

隨著人們對安全的重視和科技的進(jìn)展，許多電子智能鎖已在國內(nèi)外相繼面世。然而這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對特定的指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門等。而且指紋識(shí)識(shí)不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。電子鎖由于其保密性高，使用靈便性好，安全系數(shù)高，受到了廣闊用戶的歡迎。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。

2方案比較與論證

方案一：采納數(shù)字電路操縱。其原理方框圖如圖1所示。

圖1數(shù)字密碼鎖電路方案

采納數(shù)字密碼鎖電路的好處算是設(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操縱，共設(shè)了9個(gè)用戶輸入鍵，其中惟獨(dú)6個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的基本上干擾按鍵，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；若電路延續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤10秒，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，使用戶免遭煩惱。

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。

方案二：以AT89C51為核心的單片機(jī)操縱方案。利用單片靈巧活的編程設(shè)計(jì)和豐富的IO端口，及其操縱的準(zhǔn)確性，別但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加溫度顯示、時(shí)刻顯示甚至添加遙控操縱功能。

經(jīng)過比較以上兩種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，別但能實(shí)現(xiàn)所要求的功能而且能在非常大的程度上擴(kuò)展功能，而且還能夠方便的對系統(tǒng)舉行升級(jí)，因此我們采納后一種方案。

3系統(tǒng)模塊電路的設(shè)計(jì)

3．1系統(tǒng)總框圖

圖2系統(tǒng)框圖

3．2系統(tǒng)的模塊電路設(shè)計(jì)

3．2．1單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊

AT89C51是一種低功耗，高性能CMOS8位微操縱器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)創(chuàng)造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引足徹底兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有機(jī)靈的8位CPU和系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89SC51為眾多嵌入式操縱應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈便，超有效地解決方案。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃耀可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器能夠反復(fù)擦除100次。該器件采納ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器創(chuàng)造技術(shù)創(chuàng)造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管足相兼容。由于將多功能8位CPU和閃耀存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微操縱器，AT89C51單片機(jī)為非常多嵌入式操縱系統(tǒng)提供了一種靈便性高且價(jià)廉的方案。

圖3AT89C51管足圖

3．2．2時(shí)鐘電路模塊

采納專用時(shí)鐘芯片DS1302，該芯片性能簡介如下：

DS1302的結(jié)構(gòu)及工作原理：

DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它能夠?qū)δ?、月、日、周日、時(shí)、分、秒舉行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采納三線接口與CPU舉行同步通信，并可采納突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一具31×8的用于暫時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引足，并且提供了對后背電源舉行涓細(xì)電流充電的能力。

（1）引足功能及結(jié)構(gòu)

圖1示出DS1302的引足羅列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的事情下，也能保持時(shí)鐘的延續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，經(jīng)過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有

兩種功能：首先，RST接通操縱邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平常，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302舉行操作。假如在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引足變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。惟獨(dú)在SCLK為低電平常，才干將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)講明。SCLK始終是輸入端。

圖4DS1302的管足圖

（2）DS1302的操縱字節(jié)

DS1302的操縱字如圖2所示。操縱字節(jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，假如它為0，則別能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6假如為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要舉行寫操作，為1表示舉行讀操作，操縱字節(jié)總是從最低位開始輸出。

圖5DS1302的操縱字節(jié)

（3）數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)

在操縱指令字輸入后的下一具SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的操縱指令字后的下一具SCLK脈沖的下落沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。

（4）DS1302的寄存器

DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時(shí)刻寄存器及其操縱字見表1。

圖6日歷,時(shí)刻寄存器及其操縱字

此外，DS1302還有年份寄存器、操縱寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一具8位的字節(jié)，其命令操縱字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令操縱字為FEH(寫)、FFH(讀)。

（5）DS1302與單片機(jī)連接如圖7所示：

圖7DS1302與單片機(jī)連接圖

3．2．3鍵盤模塊

使用矩陣鍵盤，因此本設(shè)計(jì)就采納行列式鍵盤，并且也能減少鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占用的I/O線的數(shù)目，在按鍵比較多的時(shí)候，通常采納如此的辦法。其原理如圖8所示:

圖8矩陣鍵盤

每條水平(行線)與垂直線（列線）的交叉處別相通，而是經(jīng)過一具按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需N條行線和M條列線，即可組成具有N*M個(gè)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(shí)不哪一具按鍵按下。對鍵的識(shí)不通常有兩種辦法：一種是常用的逐行掃描法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。

對比圖8所示的4*4鍵盤，講明線反轉(zhuǎn)個(gè)工作原理。

首先辨不鍵盤中有無按鍵按下，由單片機(jī)I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來推斷。辦法是：向列線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將行線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。假如有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線別全為1。

推斷哪個(gè)鍵被按下：將P1.0~P1.3都置低，檢測P1.4~P1.7是否有低的，若有，則證明有鍵按下，記下低的端口。然后，將P1.4~P1.7置低，檢測P1.0~P1.3是否有低的端口，如有，則證明端口與上次的一具為地的端口交叉位置的鍵被按下。

3．2．4顯示模塊

電子密碼鎖系統(tǒng)中，需要現(xiàn)實(shí)的信息較少，所以采納七段LED數(shù)碼顯示管作為顯示器。數(shù)據(jù)傳輸采納串行方式，有單片機(jī)串行數(shù)據(jù)口P3.0發(fā)送，在通過74HC164串行移位器把串行數(shù)據(jù)