【正文】 大連理工大學(xué)城市學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué) 院：電子與自動化學(xué)院專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué) 生： 尹 璐 指導(dǎo)教師： 黃 超 完成日期： 2011年5月11日大連理工大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計總計 畢業(yè)設(shè)計（論文） 69 頁 表格 3 個 插圖 33 幅基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計摘 要隨著電子產(chǎn)品向著智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機已成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器。隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的逐漸提高，如何實現(xiàn)家庭防盜，財務(wù)安全，汽車防盜等安全問題也尤為突出，傳統(tǒng)的機械鎖構(gòu)造簡單，安全性能差，已經(jīng)無法滿足人們的需要。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，電子密碼防盜鎖作為防盜衛(wèi)士的作用顯得日趨重要[1]。本次設(shè)計的題目是基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計，系統(tǒng)由美國Intel公司的單片機80C51與低功耗CMOS型EEPROM M24C01作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲單元，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、4位8段共陽極數(shù)碼管、報警和開鎖等電路，用C語言編寫主控芯片的控制程序，設(shè)計了一款可以多次更改密碼并具有報警功能的電子密碼鎖。本文包括了電子密碼鎖的硬件設(shè)計和軟件程序，同時給出了器件的選擇，硬件設(shè)計電路圖，軟件流程圖和C語言程序等內(nèi)容。經(jīng)實驗證明，本密碼鎖具有方法合理，簡單易行，操作簡單，成本低，安全實用，等特點，符合住宅和辦公室用鎖要求，具有一定的推廣價值[2]。關(guān)鍵詞：單片機；密碼鎖；可更改；報警Abstract Developing as an economic high speed, the electronic products are more and more intelligent and miniature. The Single Chip Microputer has bee the first controller for electronic products research and development. With the development of society and people’s living standards improved. It is very important to solve the problems about how to realize the family antitheft, security of the property, car security remote or some safety problems. The traditional mechanical lock has a simple structure, a poor safety performance. It has been already far from meeting the need of requirement. Today, the rapid and drastic changes are taking place in technology, the electronic bination lock plays an increasingly important role in the security guard. For practicality, this paper designs a new electronic cipher lock based on the Single Chip Microputer. The intelligent system using 80C51, onechip puter that Company produced, INTEL of the , as the main control chip. And the lowpower consumption chip, M24C02, which is a Database Storage Unit. The author made this system by use of making controlled program of master CMOS with periphery electronic circuit of keyboard input, LED display, alarm and unlock. And all of the main control chip’s program is created by C language. The paper designs a new electronic cipher lock, which has the function of alarm and whose cipher can be changed many times. And the paper includes the hardware design and the software program of the electronic cipher lock, and also give the device select and connect, the hardware circuit diagrams and program design are provided, the C language program are detailed notes. The experimental results show that the design methods is rational, the implementation is very simple. The circuit is simplicity, availability, and low costs, have a higher security and practicability. And also have some positive qualities. The new electronic cipher lock pliance with the demand family and offices, and has a certain value to spread. Key words: The Single Chip Microputer。 coded lock。 changeable。 alarm目 錄摘 要 IAbstract II第一章 引言 11．1電子密碼鎖的介紹 11．2電子密碼鎖的發(fā)展趨勢 11．3本設(shè)計要實現(xiàn)的目標(biāo) 2第二章 設(shè)計方案的選擇 32．1 方案一：采用數(shù)字電路控制 32．2 方案二：采用以單片機為核心的控制方案 3第三章 主要元器件介紹 53．1主控芯片80C51 53．1．1 80C51性能簡介 53．1．2 80C51引腳功能說明 63．1．3 80C51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 83．2 存儲芯片AT24C01 103．3 4位8段共陽極數(shù)碼管 123．3．1 數(shù)碼管的驅(qū)動方式 123．3．2主要技術(shù)參數(shù) 133．3．3數(shù)碼管使用的電流與電壓 143．4 晶體振蕩器 14第四章 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 164．1 設(shè)計原理 164．2 電路總體結(jié)構(gòu) 174．3 電源輸入部分 174．4 鍵盤輸入部分 184．5 密碼存儲部分 194．6 復(fù)位部分 204．7 晶振部分 214．8 顯示部分 224．9 報警部分 234．10 開鎖部分 23第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 25 主程序部分 25 主程序流程圖 25 主程序代碼 26 按鍵功能部分 27 按鍵功能流程程序圖 27 按鍵功能程序代碼 28 密碼設(shè)置軟件設(shè)計 30 密碼設(shè)置程序流程圖 30 密碼設(shè)置程序代碼 31 33 33 開鎖程序代碼 34第六章 調(diào)試與實現(xiàn) 37 37 37 PROTEUS仿真 39結(jié) 論 45致 謝 47參考文獻(xiàn) 48附錄 49附錄一 主程序程序清單 49附錄二 頭文件程序清單 50V基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計第一章 引言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[3]。現(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機械鎖。它有如下特點：（1）保密性好，編程量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機開鎖成功率幾乎為零。（2）密碼可變，用戶多可以隨時更改密碼，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)輸入密碼多次錯誤時，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。在日常生活和工作中，住宅和部門的安全防范、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方法來解決。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，人們常需要攜帶多把鑰匙，使用及其不方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣[4]。針對這些鎖具給人們帶來的不便，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)運而生。它的出現(xiàn)為人們的生活帶來很大的方便，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)來實現(xiàn)的，制作簡單卻很不安全，在后來多是基于EDA來實現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元器件多，也有使用早先的20引腳的8051系列單片機來實現(xiàn)，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，功能日益強大，使用更加方便，安全保密性更強，由以前的密碼單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的密碼加感應(yīng)元件，實現(xiàn)了真的電子加密，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，許多電子密碼鎖相繼問世。但這類產(chǎn)品的特點是針對特定有效卡、指紋或聲音有效，且不能實現(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[5]。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特性和時間等要素均可稱為鑰匙的電子信息，使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性。如加強防范的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，這樣對盜賊而言是“道高一尺，魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選，各的其所”?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼鎖以后的發(fā)展趨勢[6]。本設(shè)計采用單片機為主控芯片，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)密碼出入錯誤三次將報警。密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時需要二次確認(rèn)，以防止錯誤操作[7]。第二章 設(shè)計方案的選擇：采用數(shù)字電路控制用以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個用戶輸入鍵，其中只有4個是有效的密碼按鍵，其他的都是干擾鍵，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；如果用于輸入密碼的時間超過10秒（一般情況下，用戶不會超過10秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警20秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤2分鐘，防止其他人的非法操作。采用數(shù)字電路設(shè)計的方案好處就是設(shè)計簡單但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差[8]。故不采用。：采用以單片機為核心的控制方案由于單片機種類繁多，各種型號都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時多要加以比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價比。一般來說在選取單片機時從下面幾個方面考慮：性能、存儲器、運行速度、I/O口、定時/計數(shù)器、串行接口、模擬電路功能、工作電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上還有一些最基本的比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有無低電壓檢測功能、單片機內(nèi)有無時鐘振蕩器、有無上電復(fù)位功能等[9]。在開發(fā)過程中，單片機還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和服務(wù)等等因素?；谝陨弦蛩?，本設(shè)計選用單片機80C51作為設(shè)計的核心元件，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的I/O端口，以及控制的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接M24C02芯片用于密碼的存儲，外接4位8段共陽極數(shù)碼管用于顯示作用。當(dāng)用戶要開鎖時，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵09輸入密碼。密碼輸完之后按下確認(rèn)件，如密碼輸入真確即開鎖，不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼，當(dāng)密碼錯誤時則發(fā)出警報；當(dāng)用戶需要修改密碼時，先按下鍵盤設(shè)置鍵后輸入原來的密碼，只有輸入的原密碼正確后才能設(shè)置新密碼。新密碼輸入無誤后按確認(rèn)鍵使新密碼將得到存儲，密碼修改成功?？梢钥闯龇桨付刂旗`活準(zhǔn)確性好且保密性強，還具有擴展功能，根據(jù)現(xiàn)實生活的需要，本次設(shè)計采用此方案。 第三章 主要元器件介紹80C51單片機屬于MCS51系列單片機，由Intel公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)是8048的