【正文】 西安文理學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告西安文理學(xué)院機(jī)械電子工程系專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)班級(jí) 課 程 題 目 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 年 月基于51單片機(jī)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)摘要在這個(gè)信息和科技高速發(fā)展的時(shí)代，人們的生活水平越來越高，隨之應(yīng)運(yùn)而生的人們的安全意識(shí)也越來越強(qiáng)，然而傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于設(shè)計(jì)和工藝簡單，操作和攜帶不便，已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于安全保證和生活便利的需求，于是電子密碼鎖本著它自身的保密性高、操作簡單、靈活好用等特性逐漸進(jìn)入人們的視野，并已被廣大群眾接納和使用。此次設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)密碼鎖監(jiān)控裝置的檢測(cè)和控制核心，實(shí)現(xiàn)密碼信息的設(shè)定、加密、更改和錯(cuò)誤輸入發(fā)出警報(bào)等功能。分為鍵盤輸入（此處采用44矩陣鍵盤），顯示輸出（此處用LED顯示屏），密碼比對(duì)，實(shí)現(xiàn)開鎖或警報(bào)的過程。該設(shè)計(jì)根據(jù)51單片機(jī)之間的串行通信原理，便于對(duì)密碼信息的隨機(jī)加密和保護(hù)。軟件設(shè)計(jì)則是采用自上而下的模塊化設(shè)計(jì)思想，以使系統(tǒng)朝著分布式、小型化方向發(fā)展，增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)已達(dá)到本設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能的所有要求。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；密碼鎖；4*4矩陣鍵盤；顯示屏。3第 1 頁目錄1 緒論 1 引言 1 電子密碼鎖的背景 1 鍵盤式電子密碼鎖的特點(diǎn) 12 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 2．開鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 （AT89C51單片機(jī)）的簡介 33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 5 6 鍵盤電路及連線圖 6 7（由LED和揚(yáng)聲器電路代替） 8 84 軟件設(shè)計(jì) 10 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路 10 105 程序調(diào)試 12 程序調(diào)試需要用到的軟件和工具 12第 0 頁 調(diào)試過程 126 設(shè)計(jì)總結(jié) 12致 謝 13參考文獻(xiàn) 14附錄 151第 2 頁第一章 緒論 引言在這個(gè)信息和科技高速發(fā)展的時(shí)代，人們的生活水平越來越高，隨之應(yīng)運(yùn)而生的人們的安全意識(shí)也越來越強(qiáng)，然而傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于設(shè)計(jì)和工藝簡單，操作和攜帶不便，已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于安全保證和生活便利的需求，于是電子密碼鎖本著它自身的保密性高、操作簡單、靈活好用等特性逐漸進(jìn)入人們的視野，并已被廣大群眾接納和使用。鎖是用以關(guān)住某個(gè)確定的空間或范圍或某種器物的,必須以鑰匙或密碼打開的器件。鎖，從古至今，發(fā)展到現(xiàn)在已有近千年的歷史了，人們對(duì)它的結(jié)構(gòu)、原理也隨著時(shí)間的增加研究的近乎透徹，因此，開鎖的方法和工具早已不僅僅局限于配套的鑰匙，種類也層出不窮?，F(xiàn)代社會(huì)中，由于各種矛盾沖突十分劇烈，人們的思想道德觀念，價(jià)值觀念，文化修養(yǎng)水平等參差不齊，人們的思想境界良莠不齊，善良、正直的人們能夠自覺規(guī)范自已的行為，不是自己的東西不會(huì)眷戀，沒有鑰匙就不會(huì)亂闖亂動(dòng)。但是，生活中同樣還存在著一些道德觀念較差的人，總有著不勞而獲的“夢(mèng)想”，他們?cè)谑艿秸T惑的時(shí)候，往往會(huì)想方設(shè)法利用各種手段撬門開鎖，使廣大居民防不勝防。之所以出現(xiàn)這種情況，除了人們的道德觀外，還有一個(gè)很重要的原因，就是傳統(tǒng)鎖具都存在致命的弱點(diǎn)，例如，鎖芯采用常見的銅、鋁、鋅等材料，抵抗不了強(qiáng)力破壞；再者，鎖具制作工藝，技術(shù)落后，無法阻止先進(jìn)技術(shù)手段的開啟?！　∧壳?，市場(chǎng)上的鎖具各種各樣，形狀千變?nèi)f化，然而都是大同小異，技術(shù)原理簡單，實(shí)際使用上卻都不具備真正安全的防盜功能。面對(duì)這一殘酷的現(xiàn)狀，鎖具也進(jìn)入了必須革新的時(shí)代。 電子密碼鎖的背景隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，鎖已發(fā)展到了密碼鎖、磁性鎖、電子鎖、激光鎖、聲控鎖等等。在傳統(tǒng)鑰匙的基礎(chǔ)上，加了一組或多組密碼，不同聲音，不同磁場(chǎng)，不同聲波，不同光束光波，不同圖像。（如指紋、眼底視網(wǎng)膜等）來控制鎖的開啟。從而大大提高了鎖的安全性，使不法之徒無從下手，人們也就能對(duì)自身財(cái)產(chǎn)安全有了更多的保障。當(dāng)今安全信息系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，特別在保護(hù)機(jī)密、維護(hù)隱私和財(cái)產(chǎn)保護(hù)方面起到重大作用，而基于電子密碼鎖的安全系統(tǒng)是其中的組成部分，因此研究它具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 鍵盤式電子密碼鎖的特點(diǎn)電子鎖可以在日常生活和現(xiàn)代辦公中，住宅與辦公室的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存等多種場(chǎng)合使用。大大提高了主人物資的安全性，安全可以代替老式機(jī)械鎖。目前使用的密碼鎖種類繁多，各具特色。從目前的技術(shù)水平和市場(chǎng)認(rèn)可程度看，使用最為廣泛的電子密碼鎖是鍵盤是電子密碼鎖，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于保險(xiǎn)箱、保險(xiǎn)柜和金庫，還有一部分應(yīng)用于保管箱和運(yùn)鈔車。鍵盤式電子密碼在鍵盤上輸入，與打電話差不多，因而易于掌握，其突出優(yōu)點(diǎn)是“密碼”是記在被授權(quán)人腦子里的數(shù)字和字符，既準(zhǔn)確又可靠，不會(huì)丟失（除了忘記），難以被竊（除非自己泄露）。 在輸入密碼的過程中，為了限制試探密碼的企圖，通常輸入錯(cuò)誤碼若干次或若干時(shí)間內(nèi)輸入不正確，即“封鎖”鍵盤，不再接受輸入操作?？傊M管新式電子防盜鎖層出不窮，但鍵盤式電子密碼防盜鎖仍然在自己的基礎(chǔ)上發(fā)展，不僅在市場(chǎng)上居于主流地位，而且，還經(jīng)常作為其他類型電子防盜鎖的輔助輸入手段。第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)密碼輸入設(shè)備數(shù)碼管顯示單片機(jī)AT89C51開鎖機(jī)構(gòu)圖 本設(shè)計(jì)由主控芯片51單片機(jī)，鍵盤，LED顯示屏和開鎖電路組成。單片負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行過程。 開鎖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通過單片機(jī)送給開鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)（本設(shè)計(jì)用LED燈和揚(yáng)聲器代替繼電器打開電磁閥的開鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)）實(shí)現(xiàn)開鎖或警報(bào)的表示過程。AT89C51單片機(jī)開鎖驅(qū)動(dòng)電路開鎖/警報(bào)圖 當(dāng)用戶輸入的密碼正確而且是在規(guī)定的時(shí)間及次數(shù)輸入之內(nèi)，單片機(jī)便輸出開鎖信號(hào)送到開鎖驅(qū)動(dòng)電路，達(dá)到開門的目的（此處用LED發(fā)光二極管亮一秒鐘做為提示，同時(shí)發(fā)出“叮咚”聲）。 主控芯片（AT89C51單片機(jī)）的簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。主要特性： 與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz24MHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 1288位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。圖 AT89C51芯片圖第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 鍵盤設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)采用44行列式矩陣鍵盤，用數(shù)字鍵輸入密碼，ENTER鍵確認(rèn)；如果密碼輸入錯(cuò)誤，用DEL鍵清除；密碼輸入完畢并且確認(rèn)后，如果需要重新輸入，先按Esc退出，然后重新輸入；若用戶想要自行更改密碼，需要先正確輸入密碼并確認(rèn)后，按ALT進(jìn)行修改，再按ENTER進(jìn)行確認(rèn)，密碼更改完畢。4。 9 8 7 ALT 6 4 5 Esc 2 DEL 1 3ENTER 0 圖 鍵盤按鍵功能分布圖 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)電路主芯片AT89C51（內(nèi)含晶振和復(fù)位電路），外接上拉電阻