基于单片机的电子密码锁Word文档下载推荐.docx

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3.6开锁电路……………………………………………………………………5

3.7报警电路……………………………………………………………………6

3.8总体电路……………………………………………………………………6

4总结与体会……………………………………………………………………6

参考文献……………………………………………………………………………7

附录1………………………………………………………………………………8

附录2………………………………………………………………………………14

基于单片的电子密码锁

摘要：

当下电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中普遍的控制器。

在人们的生活水平不断提高的今天，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于构造的简单，安全性能低，不够智能，无法满足人们的需要。

本设计从经济实用的角度出发，采用美国Atmel公司的单片机AT89S51与低功耗CMOS型E2PROMAT24C02作为主控芯片与数据存储器单元，结合外围的键盘输入、显示、报警、开锁等电路，用汇编语言编写主控芯片的控制程序，设计了一款具有改密、报警、管理员等功能的电子密码锁。

通过实验证明，该款电子密码锁具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用等特点，符合住宅、办公室用锁要求，具有推广价值。

关键词：

矩阵键盘；

24c02；

IIC总线

1引言

锁具在日常生活和工作中很常见，用于住宅与部门的安全防范。

现在门锁使用的主要是是弹子锁，其保密性不强，钥匙容易被仿制和意外丢失。

保存贵重物件的保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高昂，且易出现故障。

随着时代的发展，当今社会公共安全防范系统对锁具的保密性、牢固性、可靠性、耐用性以及安装使用等提出了新的更高的要求。

针对原有锁具的特点和缺陷，为满足人们对锁的使用需求，增加其安全性，用密码代替钥匙的电子密码锁应运而生。

早期开发的电子密码锁由于电子器件所限，种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但不安全。

后来多是基于EDA实现，其电路结构复杂，电子元件繁多。

随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用更加方便，保密安全性更强；

由以前的单密码输入发展到现在密码加感应元件，实现了真正的电子加密。

电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。

它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。

电子密码锁的出现给人们带来了极大的方便，有很广阔的市场前景。

现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。

其性能和安全性已大大超过了机械锁。

2总体设计方案

2.1设计思路

该款电子密码锁，要实现当输入密码后，按确认键用三位数码管静态显示3个8表示密码正确，当确认密码正确时，按开锁键，发光二极管会发光。

这里以发光二极管导通发光，代替演示继电器导通，吸合开锁。

当输入密码错误是用数码管显示输入密码错误次数，当密码错误次数达到三次时，蜂鸣器鸣叫报警，同时三位数码管动态显示OFF，键盘被锁死，只有输入通过内部程序设置的管理员密码才能开锁。

该款密码锁，使用24C02芯片实现对密码的掉电存储。

单片机与24C02之间通过IIC总线协议进行数据的双向传送。

该款密码锁可扩展，实现无线射频遥控控制。

2.2总设计框图

该款电子密码先将单片机中烧入辅助程序，使24C02中有一初始密码，再将主程序烧入单片机中。

以下是烧入主程序后的总设计框图：

3设计原理分析

3.1键盘输入电路

由于本次设计使用的按键数目较多，不宜采用独立式按键，所以输入部分采用矩阵键盘。

它由行线与列线组成，按键位于行列的交叉点上。

与独立式按键键盘相比，要节省很多的I/O口。

按键采用软件消抖，在按键的识别方法上采用线反转法，在键盘的工作方式上使用编程扫描方式。

按键功能的识别由内部程序完成，当按下数字键时，把相应数字存入单片机内部输入密码缓存区。

当按下的是功能键时，启动相应功能的程序。

其功能键分布与电路接线如图1所示：

图1键盘输入电路

3.2密码存储电路

该款密码锁可对密码进行掉电存储，它采用E2PROM芯片AT24C02B。

该芯片

通过IIC协议与单片机进行数据传输。

AT24C02B芯片自带有IIC数据接口，AT89S51单片机通过内部程序模拟IIC数据总线。

在电路连接时，24C02器件地址输入引脚A0、A1、A2全部接地，写保护引脚WP也接地，芯片处于可读可写状态。

其电路连接如图2所示：

图2密码存储电路

3.3显示电路

显示电路使用三位一体共阳数码管，当输入密码后，按确认键，如果密码正确，三位数码管静态显示3个8。

如果密码错误，三位一数码管的第一个管静态显示密码错误次数。

当密码输入错误次数达到3次时，三位数码管动态显示OFF。

其电路连接如图3所示：

图3显示电路

3.4晶振电路

AT89S51引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及电容C2、C1按图4所示方式连接。

该晶振电路已经很成熟，图4中采用一般的经典电路。

振荡信号频率由晶振决定。

图4晶振电路

3.5复位电路

常见的复位电路由上电复位和手动复位，该设计采用手动复位电路，当程序跑飞时，按复位键可使内部程序重新运行。

复位电路在单片机设计中也很成熟，本设计采用经典的复位电路。

其电路连接图如图5所示：

图5复位电路

3.6开锁电路

该设计以发光二极管导通发光，代替演示继电器导通，吸合开锁。

当按开锁键时，内部程序判断密码正确标志位。

当标志位置1时，内部程序执行开锁。

其电路连接如图6所示;

图6开锁电路

3.7报警电路

当密码输入错误次数达到3次，在动态显示OFF的同时，蜂鸣器会报警一段时间。

该报警电路以三极管驱动蜂鸣器，当P2.1口置0时，PNP型三级管导通，蜂鸣器被通电报警。

其电路连接如图7所示:

图7报警电路

3.8总体电路

本密码锁设计采用5V直流源供电，包括上述的输入电路、显示电路、密码存储电路、报警电路、开锁电路等部分组成，具有管理员密码。

P2口的接线柱可扩展遥控功能。

其整体电气原理图见附录2。

4总结体会

在三周的实习中，通过对电子密码锁由原理分析到硬件设计的过程，真正的实现了一次理论与实践的结合。

在刚开始时，对密码的设计完全没有头绪，只好上网查资料。

经过反复的比对与分析，确定了一个基本可行的硬件原理图。

接着就开始编写程序，就在编写程序的过程中，我第一次陷入一个巨大的困境。

而其中最困难的就是用24C02对密码进行掉电存储。

我首先查阅了一些关于IIC总线协议的资料。

但我并不是很明白，我就请张素君老师对我进行了一些指导。

经过老师的指导，我对IIC总线有一较清楚的认识。

就编写了一个简单的读写程序进行仿真，结果仿真结果一直出不来。

我又去请教徐君鹏老师，徐老师教我用仿真软件中的工具观察24C02内部的数据变化，进行调试。

然后经反复修改，对24C02的仿真终于楚来了。

在接下来的两三天里我大概编出了整个程序的轮廓。

然后，又开始制作PCB板。

虽然感觉以前学的还不错，但在实际布线时才发现，以前学的满足不了实习的需求。

特别是，以前在布线时，只学了对全部器件进行自动不限，但在实习时，你会发现，它根本不适用。

于是自己便看看教材学习一下器件布线、联接布线、网络布线、局域布线等。

将它们相互结合，才完成了PCB板。

接下来对整个程序经行仿真，经过三天的不断调试，仿真结果终于全部出来。

当天我欣喜若狂，然而接下来遇见的第二个巨大难题，让我一下跌入低谷。

当我做好电路板，把程序烧进去后，并不能实现想要达到的功能。

在遇见这问题后，让我第一次感受到了查找硬件电路问题的难度。

我在硬件与软件上不断修改调试，但一直过了三天都没找到原因。

我曾想过放弃，但想到先前付出了那么多的努力，特别是花了整整一周的时间才将程序编写成功，实在是不想放弃。

于是就咬牙坚持，终于在测试的前一天才发现，是24C02芯片坏了的缘故。

经过本次实习，自我动手设计制作的能力有了很大提高，特别是在不断遇到困难的过程中，我并没放弃，最终设计圆满完成，使自己对自己进行了巨大的肯定，使的再次遇见同样的问题充满自信。

参考文献

[1]　张迎新.单片机应用设计培训教程［Ｍ］.北京：

北京航空航天大学出版社，2008

[2]　康华光.模拟电子技术基础（第五版）［Ｍ］.北京：

高等教育出版社，2006

[3]　张毅刚，彭喜元.单片机原理及接口技术［Ｍ］.北京：

人民邮电出版社，2008

[4]肖景和.集成运算放大器应用精粹［Ｍ］.北京：

人民邮电出版社，2006

附录1

辅助程序：

X1EQU4CH

X2EQU4BH

X3EQU4AH

X4EQU49H

X5EQU48H

X6EQU47H

X7EQU46H

X8EQU45H

X9EQU44H

X10EQU43H

X11EQU42H

X12EQU41H

X13EQU40H

X14EQU3FH

X15EQU3EH

X16EQU3DH

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0030H

MAIN:

CLRP3.5

LCALLINITX

LCALLAT_WR

LJMP$

INITX:

PUSHACC

PUSHPSW

MOVR3,#16

MOVR1,#X1

NEXT11:

MOV@R1,#05H

DECR1

DJNZR3,NEXT11

POPPSW

POPACC

RET

AT_WR:

PUSHPSW

MOVR0,#X1

MOVR6,#10H

MOVR7,#00H

LCALLWRT

NOP

POPACC

POPPSW

RET

WRT:

LCALLSTART

MOVA,#0A0H

LCALLS1BYTE

LCALLCASK

JBF0,WRT

MOVA,R7

SDATA:

MOVA,@R0

DECR0

DJNZR6,SDATA

LCALLSTOP

START:

SETBP3.7

SETBP3.6

NOP

CLRP3.7

CLRP3.6

STOP:

CLRP3.7

SETBP3.7

CASK:

CLRF0

MOVC,P3.7

JNCCEND

SETBF0

CEND:

CLRP3.6

ASK:

NASK:

S1BYTE:

MOVR5,#08H

WLP:

RLCA

MOVP3.7,C

DJNZR5,WLP

RET

END

主程序：

BUFFEQU6FH

CUOEQU6EH

WSHUEQU6DH

PS1EQU6CH

PS2EQU6BH

PS3EQU6AH

PS4EQU69H

PS5EQU68H

PS6EQU67H

PS7EQU66H

PS8EQU65H

PS9EQU64H

PS10EQU63H

PS11EQU62H

PS12EQU61H

PS13EQU60H

PS14EQU5FH

PS15EQU5EH

PS16EQU5DH

AT1EQU5CH

AT2EQU5BH

AT3EQU5AH

AT4EQU59H

AT5EQU58H

AT6EQU57H

AT7EQU56H

AT8EQU55H

AT9EQU54H

AT10EQU53H

AT11EQU52H

AT12EQU51H

AT13EQU50H

AT14EQU4FH

AT15EQU4EH

AT16EQU4DH

PS_X1BIT20H

PS_X2BIT21H

PSW_FBIT22H

AJMPMAIN1

MAIN1:

MOVSP,#70H

MOVCUO,#00H

MOVWSHU,#00H

LCALLINITPS

LCALLINITAT

CLRPSW_F

CLRPS_X1

CLRPS_X2

CLRP3.5

LCALLINIP3

LCALLT100M

LCALLAT_RD

MOVBUFF,#0FFH

LCALLCKS

JZNEXT1

LCALLT500M

AJMPMAIN

NEXT1:

LCALLT10M

LCALLSEE

MOVR4,BUFF

CJNER4,#0FFH,CABLE

AJMPMAIN

CABLE:

CLRP2.1

SETBP2.1

CJNER4,#0AH,GM

MOVBUFF,#0AH

LJMPOPEN

GM:

CJNER4,#0BH,WEI1

MOVBUFF,#0BH

LJMPGMM

WEI1:

CJNER4,#0EH,WEI2

MOVBUFF,#0EH

LJMPWEI

WEI2:

CJNER4,#0FH,SURE1

MOVBUFF,#0FH

SURE1:

CJNER4,#0CH,CLEAR1

MOVBUFF,#0CH

LJMPSURE

CLEAR1:

CJNER4,#0DH,KEY0

MOVBUFF,#0DH

LJMPCLEAR

KEY0:

CJNER4,#00H,KEY1

MOVBUFF,#00H

LJMPSHU

KEY1:

CJNER4,#01H,KEY2

MOVBUFF,#01H

KEY2:

CJNER4,#02H,KEY3

MOVBUFF,#02H

KEY3:

CJNER4,#03H,KEY4

MOVBUFF,#03H

KEY4:

CJNER4,#04H,KEY5

MOVBUFF,#04H

KEY5:

CJNER4,#05H,KEY6

MOVBUFF,#05H

KEY6:

CJNER4,#06H,KEY7

MOVBUFF,#06H

KEY7:

CJNER4,#07H,KEY8

MOVBUFF,#07H

KEY8:

CJNER4,#08H,KEY9

MOVBUFF,#08H

KEY9:

CJNER4,#09H,NON

MOVBUFF,#09H

NON:

LJMPMAIN

WEI:

SHU:

INCWSHU

MOVA,WSHU

CLRC

SUBBA,#11H

JZPS_L

MOVR2,WSHU

MOVR0,#PS1

INCR0

MOVA,BUFF

DIG:

DECR0

DJNZR2,DIG

MOV@R0,A

AJMPNEXT6

PS_L:

AJMPRING

NEXT6:

SURE:

CLRC

SUBBA,#0CH

JZEN1

AJMPPS_ERR

EN1:

JNBPS_X1,EN2

MOVR2,#10H

LCALLSAVE_X

SETBPS_X2

EN2:

JNBPS_X2,EN3

AJMPMATCH_X

EN3:

MOVR2,#10H

MOVR1,#AT1

LCALLC_PSW

JBPSW_F,PS_R

AJMPPS_W

PS_R:

SETBP3.0

SETBP3.1

SETBP3.2

MOVP0,#80H

LCALLT500M

PS_W:

RING:

LCALLINITPS

INCCUO

MOVA,CUO

LCALLLED1

CJNEA,#03H,NEXT7

LCALLLED2

NEXT7:

LCALLT500M

LCALLINIP3

OPEN:

SUBBA,#0AH

JZOPEN_A

OPEN_A:

JBPSW_F,OPEN_B

OPEN_B:

MOVR7,#0FH

OPEN_C:

CLRP2.0

DJNZR7,OPEN_C

SETBP2.0

GMM:

CLRC

SUBBA,#0BH

JZCHANGE1

LJMPPS_ERR

CHANGE1:

JBPSW_F,CHANGE2

LJMPPS_W

CHANGE2:

LCALLINITX

SETBPS_X1

LCALLPS_R

LJMPMAIN

MATCH_X:

JBPSW_F,MATCH_R

LCALLMAIN1

MATCH_R:

CLRPSW_F

CLEAR:

SUBBA,#0DH

JZNEXT16

NEXT16:

PS_ERR:

;

子程序

SEE:

ACALLCKS

JZLEV

MOVP1,#0F0H

JNBP1.4,L1

JNBP1.5,L2

JNBP1.6,L3

JNBP1.7,L4

L1:

MOVR4,#0

LJMPD

L2:

MOVR4,#4

L3:

MOVR4,#8

L4:

MOVR4,#12

D:

MOVP1,#00FH

JNBP1.0,L5

JNBP1.1,L6

JNBP1.2,L7

JNBP1.3,L8

L5:

MOVA,#0

LJMPQ

L6:

MOVA,#1

L7:

MOVA,#2

L8:

MOVA,#3

Q:

ADDA,R4

MOVBUFF,A

LEV:

LED1:

PUSHACC

PUSHDPL