【正文】 目 錄摘要: IAbstract: II第1章 緒論 1 課題背景 1 課題設計目標 2第2章 系統(tǒng)方案論證 4 主控部分的選擇 4 密碼輸入方式的選擇 5第3章 系統(tǒng)總體設計和主要芯片介紹 6 系統(tǒng)總體設計 6 主要芯片介紹 6 AT89C51 6 存儲芯片AT24C02 10 顯示電路（LCD1602） 11第4章 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 13 系統(tǒng)整體電路圖 13 單片機最小系統(tǒng)原理圖 13 復位電路 14 時鐘電路 15 鍵盤輸入部分 16 密碼存儲部分 17 顯示部分 18 報警部分 19第5章 軟件的設計與實現(xiàn) 20 軟件系統(tǒng)的總體設計 20 主程序流程圖 20 鍵功能程序流程圖 22第6章 結(jié)論 23附 錄 26 附件1：英文原文及中文翻譯 26 附件2：任務書 40 附件3：開題報告 41 附件4：原理圖 46 附件5：實物圖 47 附件6：程序 48 附件7：元件清單 66基于單片機的智能密碼鎖的設計摘要: 隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們在日常生活與工作中對保險器件的要求越來越高。同時，電子設備也正在向智能化與微型化不斷發(fā)展，電子密碼控制系統(tǒng)已經(jīng)越來越符合人們的要求。而單片機已經(jīng)成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器。為了滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，同時克服傳統(tǒng)鎖具帶來的不方便性，用數(shù)據(jù)密碼代替鑰匙的智能密碼鎖便應運而生。智能密碼鎖具有安全性高、操作簡易、成本低、功耗低等優(yōu)點。本次設計由單片機系統(tǒng)、矩陣鍵盤、LCD顯示和報警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超次鎖定、報警、修改用戶密碼等基本的密碼鎖功能。除上述基本的密碼鎖功能外，還具有掉電存儲、聲光提示等功能，依據(jù)實際的情況還可以添加遙控功能。所采用的編程語言是C語言。本系統(tǒng)電路穩(wěn)定性高、成本低廉、功能實用，符合辦公室、住宅等場所的用鎖要求，具有推廣價值。關鍵詞：AT89C51；AT24C02；電子密碼鎖；矩陣鍵盤Design of Intelligent Password Lock Based on MCUAbstract: with the continuous development of science and technology, insurance devices have bee increasingly demanding in people’s daily life and work. Meanwhile, the electronic intelligence devices are also being miniaturized to the intelligent and evolving. Electronic code control system has been increasingly in line with people39。s requirements.The microcontroller has bee the preferred controller in the research and development of electronic product. In order to meet people39。s requirements for the use of locks to increase their security and overing the inconvenience of traditional locks, smart locks which use the data encryption instead of key e into being. Smart locks have many advantages such as high security, ease of operation, low cost and low power consumption. This design ismadeupof SCM system, matrix keyboard, LCD display and alarm system. System can perform basic password lock function such as unlocking, smartlocking, alarming, modifying user passwords. In addition to these basic password lock function, it also has a powerdown storage, sound and light tips and other functions, according to the actual situation can also add remote control functionality. The programming language used is c language. The system circuit high stability, low cost, functional and practical. It conforms to the office, residential and other places with a lock request and has promotional value.Key Words: AT89C51, AT24C02, Electronic password lock, Matrix keyboardII第1章 緒論隨著科技的發(fā)展和人們對安全的高度要求，密碼鎖也從原來的大塊頭變成現(xiàn)在的芯片設計。鎖自古以來就被人們廣泛的運用，并且對它的可靠性要求甚高。一方面，人們需要安全可靠的防盜，同時在使用中又希望可以方便的進行操作，這成為了制鎖技術長久發(fā)展以來永恒的技術攻關方向。隨著電子技術的不斷進步，電子產(chǎn)品在人們的日常生活與工作等方面發(fā)揮著愈來愈重要的作用，智能密碼鎖就是其中之一。例如，具有鎖定報警功能的電子密碼鎖。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，從而控制機械開關的閉合，完成開鎖、報警、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。在安全防盜領域，完美的替代了傳統(tǒng)的機械式密碼鎖，解決了機械式密碼鎖長久以來存在的密碼量少、安全性能差的缺陷，使鎖具在技術層面與性能優(yōu)化上都有了很大的提高。同時，隨著大規(guī)模集成電路技術的成熟，尤其是是單片機的普及，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，通過不同的外接硬件，使鎖具功能多樣化，從而提高了安全性與可靠性，應用日益廣泛。 課題背景所謂的智能密碼鎖，就是通過微電子技術、集成電路技術，同時使用大量的電子元器件，結(jié)合多種新穎有效的識別技術（包括指紋識別技術、鎖體的機械設計、網(wǎng)絡報警等），進行多元開發(fā)生產(chǎn)的綜合型產(chǎn)品。關于智能密碼鎖的研究從20世紀30年代就開始了，已經(jīng)應用于當時的一些特殊場所。智能鎖的密鑰量極大，不僅可以通過芯片控制，也可以與精密的機械原理相融合。有了這樣的雙層保障，就可以減少或避免由于鑰匙丟失或被盜竊后造成的安全隱患。人們只要記住自己所設定的密碼，不需要隨身攜帶鑰匙，不需要擔心遺失鑰匙的情況，方便了人們的生活。因此人們愈發(fā)的欣賞這種方便安全的保護措施。20世紀80年代后，通過進一步的研發(fā)，智能鎖專用集成電路已經(jīng)出現(xiàn)在科研人員的手中，它的體積進一步縮小，可靠性有了大幅度提高，不過成本較高，比較適用于在要求安全措施較高的場合。顯而易見，它的使用范圍還有所局限，難以普及到大眾生活中，所以對它的研究有一度的停滯。到了20世紀90年代，日本、美國、意大利、韓國、德國、加拿大以及我國的臺灣、香港等地的微電子技術和通信技術有了較大的科研進展，這一進步為密碼鎖的后續(xù)發(fā)展提供了技術上的有力援助，從而肯定了密碼鎖向?qū)嶋H應用普及的發(fā)展方向。到了21世紀初，在西方的一些國家里，密碼鎖技術更加先進，拓展的使用功能更加多樣化。例如，人們把電子密碼鎖廣泛應用于智能門禁系統(tǒng)中從而實現(xiàn)大門的管理，不僅更加安全，同時也更加可靠了。我國開始對密碼鎖進行的前期科學研究是在90年代初期。隨著國家的快速發(fā)展，國力的不斷增強，我國在微電子技術與信息技術的研究中也有所建樹。從20世紀初的技術水平和市場認可程度看，最被人們廣泛歡迎與接受的是鍵盤式電子密碼鎖。該產(chǎn)品安全性能高，價格低廉，主要應用于私人儲物、保險柜和銀行的金庫等，同時也可以應用于保管箱和運鈔車。由于這種密碼鎖的優(yōu)點突出，很有市場推廣價值，因此科研投入高。這種鎖很快的克服了初期的性能穩(wěn)定差的缺點，變得越來越實用，愈發(fā)的受到人們的歡迎。智能密碼鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖、指紋鎖、磁卡鎖、IC卡鎖、生物鎖、遙控式電子密碼鎖、卡片式密碼鎖等。當代社會，由于生物特征技術發(fā)展迅速，除了一些近期難以被克服的體積、價格、材料等方面的缺點外，生物特征防盜鎖在應用方面的前景被人們普遍看好。這是因為人體生物特征例如指紋、虹膜、DNA等一些含有字符、圖形圖像和時間等電子生物信息要素均可成為唯一的開鎖鑰匙，通過對這些辨識度高、特征性強的信息的自由組合，能夠大幅度提高電子防盜鎖保密特性。同時，對特征信息的組合使用也能夠更多方面的擴展電子防盜的方法，使功能更加豐富。21世紀初，接觸式卡的技術成熟、價格低廉，應用也較為廣泛；不過非接觸式卡使用更加隱蔽、方便，大有后來居上之勢。它不僅可以作為鑰匙，還包含多項個人的信息特征，可以用于入門、開鎖、存儲、付費等，這種一卡多用的方法給持卡人帶來了便利，它特別適合金融業(yè)注重“驗明正身”的行業(yè)特點，而且儲存信息量大是此種智能鎖的優(yōu)勢。不過同時存在一些缺點，使用這類防盜鎖，需要謹慎的保管卡，尤其當遺失卡時為了防止信息的泄露與經(jīng)濟的損失，須盡快取消對該卡的授權(quán)。在技術層面上，我國密碼鎖整體水平尚處于國際上70年代左右，高端智能密碼鎖的成本還很高，市場上仍以按鍵電子鎖為主。不過在生物特征防盜鎖和卡片鑰匙式電子鎖方面，已引進國際先進生產(chǎn)水平。由于高端密碼鎖商業(yè)市場結(jié)構(gòu)尚未形成，技術還不成熟，國內(nèi)自行研制開發(fā)的多功能電子鎖，應用還不廣泛。 課題設計目標本設計硬件采用AT89C51單片機為主控芯片，LCD1602為顯示芯片，以AT24C02作為密碼存儲芯片。同時依靠軟件程序編程，組成電子密碼鎖整體系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多種功能：(1)．正確輸入密碼前提下，開鎖提示；(2)．在輸入密碼錯誤的情況下，蜂鳴器會持續(xù)報警；如果連續(xù)輸入錯誤次數(shù)超過三次，鎖定鍵盤；(3)．密碼可以根據(jù)用戶需要更改；(4)．忘記密碼可以進行密碼初始化；(5)．斷電存儲功能。第2章 系統(tǒng)方案論證系統(tǒng)從控制方案部分和密碼輸入方式兩方面進行論證，找到最優(yōu)方案。 主控部分的選擇方案一：采用數(shù)字電路控制。電路內(nèi)容包括：鍵盤輸入、密碼更改、密碼檢測、密碼校驗、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路、斷電檢測、充電電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。共設9個用戶按鍵，其中4個有效按鍵，剩余4個為干擾按鍵。若按下干擾按鍵，輸入密碼無效。密碼鎖的核心控制用74LS112雙JK觸發(fā)器組成數(shù)字邏輯電路，用JK觸發(fā)器儲存用戶提前設定的密碼，通過與輸入的密碼進行比較，從而判斷輸入與原始密碼是否相同，進而判斷是否開鎖。對于數(shù)字電路設計方案的密碼鎖，好處就是設計簡單，不過缺點也很明顯，對系統(tǒng)控制的準確性和操作的靈活性差。 方案二：單片機作為控制核心的方案。采用單片機作為密碼鎖的核心硬件，從而進行對系統(tǒng)的控制與處理。單片機是一種集成電路芯片，采用的是超大規(guī)模集成電路技術。具體是在一塊硅片上集成具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM、多種I/O口和定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、鍵盤輸入電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等）。這樣就可以構(gòu)成一個體積雖小，但是性能完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領域廣泛應用。單片機從問世以來，經(jīng)過不斷的發(fā)展，越來越多的優(yōu)點體現(xiàn)了出來，如體積小、功耗低、價格低廉、可擴展性強、控制功能強、環(huán)境適應能力好、使用方便等。利用單片機可以構(gòu)成形式豐富、功能強大的控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號檢測系統(tǒng)、無線遠程操控系統(tǒng)、機器人等應用控制系統(tǒng)。例如蔬菜大棚的溫濕度采集系統(tǒng)、智能機器人、工廠流水線的智能化管理、波形信號發(fā)生器、電梯智能化控制以及各種報警系統(tǒng)，或與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。通過使用單片機來制作智能密碼鎖，可以利用它具有I/O端口功能豐富、運算處理速度快、編程容易和控制精準等優(yōu)點，同時利用單片機內(nèi)部的隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM），通過外接液晶顯示（LCD）用于顯示密碼以及操作提示，使用矩陣鍵盤來輸入密碼，同時外接AT24C04芯片用于存儲密碼。這種設計功能實用，同時擴展性強、操作簡便、系統(tǒng)靈活?；旧峡梢詫崿F(xiàn)設計所要求的指標。通過對比與考慮，本系統(tǒng)采用方案二進行設計。 密碼輸入方式的選擇方案一：指紋輸入識別。指紋識別技術的核心思想是把人和他的指紋一一對應，由于指紋具有唯一性，檢測也非常方便，因此這種技術發(fā)展前景良好。具方法體是通過與預留指紋的比較，就可以驗證進行指紋識別的人的真實身份信息。每個人的皮膚紋路，例如指紋，在圖案、紋數(shù)、核心點和三角點這些細節(jié)上具有不同的特征。指紋識別技術主要涉及四個功能：讀取指紋圖像、提取特征、保存數(shù)據(jù)和比對特征。讀取人體指紋特征的圖像是通過指紋讀取設備進行的，緊接著要對讀取到的原始圖像進行初期的處理，為的是讓圖像更加清晰，然后再通過指紋辨識軟件搜集指紋的特征進行數(shù)據(jù)化操作。軟件可以從指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置上找到被稱為“節(jié)點”（minutiae）的數(shù)據(jù)點，這些點特征的唯一性很強，可以同時具有七種以上