电子密码锁的设计毕业论文目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2电子锁简介 (3)1.3电子密码锁的特点 (3)1.4方案论证与比较 (3)2 AT89C51单片机概况 (6)2.1 AT89C51单片机的简介 (6)2.2 AT89C51单片机的引脚 (7)2.3 AT89C51单片机复位方式 (10)3 电路的功能单元设计 (12)3.1开锁机构 (12)3.2按键电路设计 (13)3.3显示电路设计 (16)3.4AT24C02掉电存储单元的设计 (18)3.5密码锁的电源电路设计 (19)3.6设计总框图 (21)3.7设计总体电路图 (22)4 程序设计 (23)4.1主程序流程图 (23)4.2键盘扫描子程序模块 (24)4.3数字处理程序模块 (25)4.4开锁程序 (26)4.5 密码设置程序 (27)5 总结 (27)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1 引言在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。

若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。

随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。

为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。

密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

在安全技术防领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。

随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。

随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国外相继面世。

但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于要求的箱、柜、门等。

而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC 卡还存在容易丢失、损坏等特点。

加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。

鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。

基于以上思路，本次设计使用ATMEL公司的AT 89C51实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能：（1）设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。

（2）密码可以由用户自己修改设定（只支持6位密码），锁打开后才能修改密码。

修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。

（3）报警、锁定键盘功能。

密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。

电子密码锁的设计主要由三部分组成：4×4矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。

另外系统还有LED提示灯，报警蜂鸣器等。

密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清楚、更改、开锁等功能：（1）密码输入功能：按下一个数字键，一个“－”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“－”向左移动一位。

（2）密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。

（3）密码更改功能：将输入的值作为新的密码。

（4）开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开。

1.2电子锁简介电子锁是采取电子电路控制，以电磁铁或者卫星电机和锁体作为执行装置的机电一体化锁具，相比传统的机械锁具，电子锁不使用金属钥匙，性、精度都有很大提高。

电子锁的发明思路，源自古代发明的自动机械，例如古希腊数学家赫伦的液压自动门，中国古代诸葛亮的木牛流马，它们以重力或蒸汽压力驱动，最广泛的用途乃是用在古代墓道的地下机关。

电子工业的诞生，使得以微小电量驱动机械成为可能，于是有了电子锁一日千里的跃进。

1.3电子密码锁的特点本系统由单片机系统、矩阵键盘、LED显示和报警系统组成。

系统能完成开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。

除上述基本的密码锁功能外，还具有掉电存储、声光提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。

本系统成本低廉，功能实用1.4方案论证与比较设计本课题时构思了两种方案：一种是用以AT89c51为核心的单片机控制方案；另一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。

考虑到数字电路方案原理过于简单，而且不能满足现在的安全需求，所以本文采用前一种方案。

我们的密码所控制器就是以单片机为核心设计的，本设计采用的是ATMEL公司的AT89C51芯片，此芯片根据了充分的静止CMOS 控制器与三级节目记忆锁，共有32 条I/O 线, 2 定时计数器， 6 个中断来源，4 K 闪存, 128 个字节在芯片RAM。

方案一：采用数字电路控制。

其原理方框图如图1.1所示。

图1.1 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。

用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。

电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。

密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。

方案二：采用一种是用以AT89C51为核心的单片机控制方案。

利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO 端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。

其原理如图1－2所示。

图1.2单片机控制方案通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案。

2 AT89C51单片机概况2.1 AT89C51单片机的简介AT89C51是MCS-51系列单片机的典型产品，我们就这一代表性的机型进行系统的讲解。

AT89C51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：图2.1单片机部结构示意图1、中央处理器中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

2、数据存储器(RAM)AT89C51部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

3、程序存储器(ROM)AT89C51共有4KB掩膜ROM，最大可扩展64K字节，用于存放用户程序，原始数据或表格。

4、定时/计数器：89C51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

5、并行输入输出(I/O)口：89C51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。

6、中断系统89C51具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

2.2 AT89C51单片机的引脚AT89C51单片机部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的. 89C51有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的. 这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分. AT89C51单片机为双列直插式封装结构, 如图2.2所示.主要特性：1、与MCS-51 兼容2、4K字节可编程闪烁存储器3、寿命：1000写/擦循环4、数据保留时间：10年5、全静态工作：0Hz-24Hz6、三级程序存储器锁定7、128*8位部RAM8、32可编程I/O线9、两个16位定时器/计数器10、5个中断源11、可编程串行通道12、低功耗的闲置和掉电模式13、片振荡器和时钟电路图2.2 AT89C51引脚分配图AT89C51单机的电源线有以下两种：（1） VCC：+5V电源线。

电源线（2） GND：接地线。

AT89C51单片机的外接晶体引脚有以下两种:（1）XTAL1：片振荡器反相放大器的输入端和部时钟工作的输入端。

采用部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。

（2） XTAL2：片振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。

采用外部振荡器时，该引脚悬空。

外接晶体引脚。

控制线 AT89C51单片机的控制线有以下几种：（1） RST：复位输入端，高电平有效。

（2） ALE/PROG：地址锁存允许/编程线。

（3） PSEN：外部程序存储器的读选通线。

（4） EA/Vpp：片外ROM允许访问端/编程电源端。

2.3 AT89C51单片机复位方式单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态，在这种情况下都需要复位. 复位的作用是使中央处理器CPU以及其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态,并从这个状态重新开始工作.AT89C51单片机的复位靠外部电路实现,信号由RESET(RST)引脚输入,高电平有效,在振荡器工作时,只要保持RST引脚高电平两个机器周期,单片机即复位. 复位后,PC程序计数器的容为0000H,片RAM中容不变. 复位电路一般有上电复位、手动开关复位和自动复位电路3种,如图2.3所示.a.上电复位电路b. 手动复位电路c. 自动复位电路图2.3 单片机复位电路由于设计所需，我们在这里选用手动式复位电路。

由外部扩展M24C01设定功能键控制手动式复位电路。

3 电路的功能单元设计3.1开锁机构通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。

其原理如图3.1所示。

图3.1密码锁开锁机构示意图当用户输入的密码正确而且是在规定的时间（普通用户要求在12s输入正确的密码，管理员要求在5s输入正确的密码）输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。