【正文】 影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)彈子鎖的缺點(diǎn)漸漸被放大，社會(huì)對(duì)新式電子密碼鎖的需求越來越大，前景廣闊。本論文詳細(xì)敘述了各個(gè)模塊的功能和設(shè)計(jì)方案，給出了系統(tǒng)各個(gè)功能的仿真結(jié)果截圖。它的存在，維護(hù)了人們的財(cái)產(chǎn)安全、人身安全，增加了人們的安全感，促進(jìn)了社會(huì)和諧。得益于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子密碼鎖的功能愈來愈完善，取密碼量相對(duì)較少、安全性不好的常規(guī)鎖具已然是大勢(shì)所趨。它不但能完成“鎖”自身的功用，還可以具有記憶、辨識(shí)、警報(bào)等特別的作用。當(dāng)前在第一世界國(guó)家中，密碼鎖技術(shù)已經(jīng)比較成熟，擁有不同的種類，在各類智能門禁系統(tǒng)中，電子密碼鎖的使用十分普遍，使得門禁的實(shí)現(xiàn)有了數(shù)種安全、可靠的技術(shù)來支持。當(dāng)前，按鍵式電子鎖仍占據(jù)了中國(guó)市場(chǎng)的大頭，國(guó)內(nèi)有若干廠家引進(jìn)了海外較為先進(jìn)的按鍵式和卡片鑰匙型鎖?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)有不少企業(yè)引進(jìn)了當(dāng)前世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非?？捎^ [1]。 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì)在大家的日常生活中，住所和單位的安全保障，檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表和大多數(shù)私人資料、文件的保護(hù)基本用上鎖的辦式來實(shí)現(xiàn)。前述鎖具有著這樣多的不便，而人們對(duì)鎖的需求又是巨大的，一種使用密碼來代替鑰匙的鎖具就成為了必然出現(xiàn)的產(chǎn)品。由于電子器件的限制，上世紀(jì)制造的電子密碼鎖，不僅類型少、易破解，鎖具最關(guān)鍵的開鎖環(huán)節(jié)也僅僅是依賴基礎(chǔ)的模擬電子開關(guān)，工藝簡(jiǎn)單卻存在相當(dāng)大的安全隱患；之后，數(shù)字電路的飛速發(fā)展，使得電子密碼鎖的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜性逐漸增加、元件數(shù)量逐漸增多，早先單片機(jī)剛普及時(shí)也曾使用 2051 系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，但密碼簡(jiǎn)單，易破解 [2] 。社會(huì)對(duì)電子密碼鎖安全性、易用性的需求，使得多種產(chǎn)品相繼問世。事實(shí)上，數(shù)字、字母、圖象、生物體征以及地點(diǎn)等因素都能夠作為密鑰的信息來源，上述信息的排列組合完全可以把電子密碼鎖的保密性推向更高的高度。由此可以看出組合使用電子信息是電子密碼鎖今后發(fā)展的趨勢(shì) [3]。使用 AT89C51 作為主控芯片，結(jié)合外圍電路組成一個(gè)電子密碼控制系統(tǒng)。密碼鎖同時(shí)具有修改密碼的功能，修改密碼時(shí)，必須鍵入正確的原密碼進(jìn)行驗(yàn)證，然后輸入新密碼。把 74LS112 雙 JK 觸發(fā)器當(dāng)作系統(tǒng)的中心，搭配其他原件組成數(shù)字邏輯電路。采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)方案時(shí)設(shè)計(jì)雖然簡(jiǎn)單，但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。方案二：采用單片機(jī)控制方案單片機(jī)當(dāng)前的類型很多，各種型號(hào)的應(yīng)用環(huán)境都各有不同，在選用時(shí)就有了更多的選擇，使我們可以多加比較、以便選擇最為合適的型號(hào)，獲得更好的性能/價(jià)格比。除此以外，在單片機(jī)開發(fā)過程中還會(huì)產(chǎn)生影響有開發(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)等因素 [5]。單片機(jī)的外圍電路主要包括：一塊外接矩陣鍵盤（用來密碼輸入、控制程序流向） ，一塊 LCD 顯示屏（用來作為系統(tǒng)的輸出，對(duì)用戶的操作進(jìn)行反饋） 。在用戶進(jìn)行密碼修改操作時(shí)，首先要輸入原密碼，只有當(dāng)輸入和原密碼匹配時(shí)才會(huì)允許設(shè)置新密碼，新密碼設(shè)置完成后按確認(rèn)鍵則保存?；谝陨显?，我在此采用方案二，即使用單片機(jī)AT89C51 結(jié)合外圍接口電路來完成本此設(shè)計(jì)。人的發(fā)聲器官大致有以下幾種：舌、齒、頭、肺、鼻，雖然人們都是用這些器官來發(fā)聲，但不同人的這些器官會(huì)存在尺寸或外形的較大差別，因此任意兩人的聲紋圖譜都會(huì)存在差別。在作為電子鎖的輸入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)分析所輸入聲音的聲學(xué)特征(如反射系數(shù)、共振峰、頻譜、倒頻譜、基音等)，并與先前保存的樣本進(jìn)行對(duì)比，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出兩者的相似度，并以此判定輸入的正確性。方案二：矩陣鍵盤輸入識(shí)別矩陣鍵盤的每一行、每一列均相連，引出連接到一個(gè) I/O 口上，按鍵設(shè)在每一個(gè)行線和列線的交叉處，每當(dāng)有一個(gè)鍵按下就使得某一條行線與某一條列線相接通，只要確定接觸的是哪兩條線，即哪兩個(gè) I/O 口線，就可以確定哪一個(gè)鍵被觸動(dòng) [7]。2 主要元件介紹 主控芯片 AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51 是一款工作電壓低、高性能的 8 位微處理器（即通常所說的單片機(jī)） 。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 [8]。與 MCS51 兼容 壽命：1000 寫/擦循環(huán) 全靜態(tài)工作：0Hz24MHz 1288 位內(nèi)部 RAM 兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 可編程串行通道 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳功能說明：AT89C51 芯片的引腳圖如下： 圖 AT89C51 芯片引腳圖 VCC：供電電壓。 P0P3 口均為 8 位雙向 I/O 端口，但又有所不同。P0 可以用于連接外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，同時(shí)，P0 口也能被定義成數(shù)據(jù)/地址的低八位。將 P1口的管腳寫為“1”時(shí)，整個(gè) P1 端口會(huì)被內(nèi)部的上拉電阻上拉為高電平。P2 口緩沖器既允許接收電流，又允許輸出電流。 P2 口的特殊用途在于連接外部的程序存儲(chǔ)器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。除此以外，它還可以利用內(nèi)部擁有上拉電阻的便利，當(dāng)對(duì)外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)行讀寫操作（僅限 8 位地址）時(shí)，輸出它特殊功能寄存器中的內(nèi)容。當(dāng)配置為片內(nèi)振蕩器時(shí)，反向放大器輸入端口應(yīng)接XTAL輸出端口應(yīng)當(dāng)接 XTAL2。此處外部時(shí)鐘信號(hào)的脈沖寬度可以是任意的。 AT89C51 芯片的擦出方法為：ALE 管腳接低電平 10ms，同時(shí)搭配以適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)組合，此種操作會(huì)將代碼陣列全部寫為“1” 。用戶可以自主選擇：一是“閑置模式” ，此模式下 CPU 將會(huì)掛起，但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口以及中斷系統(tǒng)仍會(huì)處于工作狀態(tài)；二是“掉電模式” ，此時(shí)保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止 [9]。在本次設(shè)計(jì)中我們選用 LCD1602 顯示模塊，這一型號(hào)有諸多優(yōu)點(diǎn)，如顯示自由度高、體積小、耗能少等。它的主要特性如下：內(nèi)含復(fù)位電路，對(duì)比度可調(diào)○ 1通過控制命令可以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)多種功能?！?3擁有 200 個(gè) 5*7 的字符發(fā)生器 CGROM，其中 8 個(gè)可由用戶自定義。表 LCD1602 引腳說明編號(hào) 符號(hào) 功能 編號(hào) 符號(hào) 功能1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù)2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù)3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù)4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù)5 R/W 讀/寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù)6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù)7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極1602 型 LCD 主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162 個(gè)字符芯片工作電壓:—工作電流:模塊最佳工作電壓:字符尺寸:（寬高）常用指令見下表：表 LCD1602 常見指令 晶體振蕩器 晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振）可以產(chǎn)生一定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，這一信號(hào)經(jīng)過調(diào)頻后可成為處理器中各處的總線頻率。石英晶體振蕩器具有精度高和穩(wěn)定度高的優(yōu)點(diǎn)，它同時(shí)可以作為一種晶體諧振元件實(shí)現(xiàn) LC 諧振回路的功能：穩(wěn)定頻率和選擇頻率。石英晶體具有壓電效應(yīng)，石英晶體振蕩器就是利用這一特點(diǎn)制作成的，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 整體思路本系統(tǒng)主要包括單片機(jī)、矩陣鍵盤、復(fù)位電路、晶振電路和液晶顯示器等部分。功能上，首先由用戶由矩陣鍵盤輸入密碼，而后與事先存儲(chǔ)的密碼進(jìn)行比較，判斷出密碼的正確與否，然后單片機(jī)會(huì)控制特定引腳的電平以觸發(fā)開鎖電路或者報(bào)警電路。 具體的講，本設(shè)計(jì)可以分為硬件部分與軟件部分倆大部分。圖 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)本系統(tǒng)外圍電路包括鍵盤輸入電路、復(fù)位電路、晶振電路、顯示電路、報(bào)警或解鎖提示電路等。其原理圖如圖 所示。獨(dú)立式鍵盤是指每個(gè) I/O 輸入端口對(duì)應(yīng)一個(gè)物理按鍵的鍵盤。矩陣式鍵盤適合用在按鍵數(shù)量較多的系統(tǒng)中，它將 I/O 口分別引出線，并分為行線和列線，在每一個(gè)行線和列線相交的地方放置一個(gè)按鍵，這種方案下，一個(gè)占用 7 個(gè) I/O 端口的 43 的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè) 12 鍵的鍵盤。常用的矩陣式鍵盤掃描原理有反轉(zhuǎn)和行/列掃描法。鍵盤功能及其引腳接法如圖 所示： 圖 鍵盤輸入原理圖 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位可以讓整個(gè)系統(tǒng)（單片機(jī)芯片本身）從一個(gè)確定的初始狀態(tài)開始工作。RST為高電平并保持一定時(shí)間后，單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，在此期間，P0 口呈現(xiàn)高阻態(tài)，P1－P3 口均呈現(xiàn)高電平，同時(shí) PSEN 信號(hào)無效、ALE 為高電平。在剛接通電源時(shí)電容 C1 兩端電勢(shì)差很小，電阻 R1 上的電壓接近電源電壓，這會(huì)使得 RST 為高電平，接著，電容進(jìn)入充電過程，RST 端電勢(shì)步降低，當(dāng) RST端的電壓表現(xiàn)為低電平時(shí)，CPU 脫離復(fù)位狀態(tài)，只要電容 C3 大小適當(dāng)，就能夠保證 RST 的高電平有效持續(xù)時(shí)間多于 24 個(gè)振蕩周期，此時(shí)單片機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的復(fù)位。在按下復(fù)位鍵后，電容 C3 將會(huì)經(jīng)由 R6 進(jìn)行放電，此過程結(jié)束后，RST 端的電位就會(huì)由兩個(gè)電阻的分壓情況決定 [14]。圖示是一種電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)的頻率取決于晶振頻率和兩個(gè)電容的容量，其中，晶振頻率又是主要因素。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用 24MHZ 做系統(tǒng)的外部晶振。晶振電路原理圖如圖 所示：C12pFC22pFX1CRYSTAL圖 晶振電路原理圖 顯示電路 為了使密碼鎖的顯示效果使人滿意、電路簡(jiǎn)潔，此處使用了 LCD1602 作為顯示模塊的核心，而不是普通的數(shù)碼管。當(dāng)密碼輸入結(jié)束后，按下確認(rèn)鍵，系統(tǒng)將會(huì)把輸入的密碼和事先保存的對(duì)比，若正確，LCD 將顯示“Unlock succeed!”，電子密碼鎖被打開；否則，LCD 顯示屏?xí)@示“Wrong Password，Unlock Failed!”，電子密碼鎖保持原狀態(tài)。其顯示部分及引腳接口如圖 所示：圖 顯示電路原理圖 報(bào)警、解鎖提示電路本設(shè)計(jì)報(bào)警部分電路由蜂鳴器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)密碼錯(cuò)誤時(shí)，發(fā)出的聲音為短促的 3 聲“嘟” ，音高相同；當(dāng)密碼正確時(shí)，發(fā)出的聲音為一小段樂聲。在實(shí)際應(yīng)用的電子密碼鎖產(chǎn)品中，可以把其替換為電磁繼電器的輸入，原理仍是不變。圖 報(bào)警、解鎖提示電路原理圖 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的軟件部分由主程序、按鍵檢測(cè)子程序、LCD 顯示子程序、密碼修改子程序、報(bào)警聲音子程序等組成。圖 主程序流程圖 按鍵檢測(cè)子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的的密碼輸入使用了 4*3 矩陣鍵盤，鍵盤上除數(shù)字鍵 0—9 以外還有 2 個(gè)功能鍵?！?1延時(shí) 5～20ms 再次進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)按鍵消抖。若無鍵按下，其值仍應(yīng)為○ 30xFE。同理可得第一行另兩個(gè)按鍵的鍵碼為0xDE、0xBE [16]。根據(jù)上述過程，該矩陣鍵盤的按鍵檢測(cè)掃描程序設(shè)計(jì)如下：uchar code rowScan[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7}。define KEY P1//=====鍵盤掃描函數(shù)==========uchar keyScan(void) //返回值：有鍵按下時(shí)獲得的鍵盤值（1234567890*） ，無鍵按下時(shí)返回字符‘$’{uchar k = 0,flag = 0。k 4。 //逐行掃描delay(10)。for(i = 0。 i++){if(KEY == key12[i]){ //比較鍵碼flag=1。}}while(KEY != rowScan[k])。}}return 39。} LCD顯示子程序設(shè)計(jì)LCD 顯示是本設(shè)計(jì)的核心模塊之一，為了能在屏幕上總能顯示恰當(dāng)?shù)男畔?，本設(shè)計(jì)中 LCD 顯示子程序的功能，應(yīng)為保障單個(gè)字符、字符串的顯示，為主程序或其他子程序留出接口，以便需要時(shí)可以很容易調(diào)用。不同層次的函數(shù)之間是被調(diào)用的關(guān)系。寫字符串函數(shù)○ 5void writeString(uchar row,uchar column1,uchar column2, char *s)