（2011届）专科毕业设计（论文）资料题目名称：基于单片机的电子密码锁设计学院（部）：电气与信息工程学院专业：应用电子技术学生姓名：渊班级：电子0821 学号指导教师：周维龙职称讲师职称最终评定成绩：工业大学教务处（2011届）专科毕业设计（论文）基于单片机的电子密码锁设计学院（部）：电气与信息工程学院专业：应用电子技术学生姓名：渊班级：电子0821 学号指导教师：周维龙职称讲师职称最终评定成绩2011 年6月摘要本次设计使用AT89C51实现一基于单片机的电子密码锁。

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、超次锁定、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，还具有温度显示、时间显示等功能，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。

随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。

电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁性差的缺点。

随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，机械锁的这些弊端为一种新型的锁---电子密码锁，提供了发展的空间。

随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁已在国外相继面世。

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。

电子锁由于其性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的欢迎。

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。

关键词:单片机AT89C51 LED显示矩阵键盘自动报警目录1摘要 (1)2方案的比较与论证 (2)3系统模块电路的设计 (4)3.1系统总框图 (4)3.2系统的模块电路设计 (4)3.2..1单片机的最小系统模块 (4)3.2..2波形产生模块 (5)3.2..3键盘模块 (8)3.2..4显示模块 (9)3.2..5电源模块 (11)3.2..6温度检测模块设计 (13)3.2..7开锁电路和报警电路模块 (14)4系统的软件设计 (15)4.1软件设计思路 (15)4.2系统主流程图 (15)5总结 (16)6致 (18)7参考文献 (18)8附录 (19)2方案比较与论证方案一：采用数字电路控制。

其原理方框图如图1所示。

图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6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；若电路连续报警三次，电路将锁定键盘10秒，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：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，还能添加温度显示、时间显示甚至添加遥控控制功能。

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。

3系统模块电路的设计3．1 系统总框图图2系统框图3．2系统的模块电路设计3．2．1 单片机最小系统模块AT89C51是一种低功耗，高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。

使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU 和系统可编程Flash,使得AT89SC51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活，超有效地解决方案。

AT89C51是一种带2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器， AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

图3AT89C51管脚图3．2．2时钟电路模块采用专用时钟芯片DS1302，该芯片性能简介如下：DS1302的结构及工作原理：DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

DS1302部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

（1）引脚功能及结构图1示出DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。

在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。

DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。

当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。

当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。

X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。

RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。

RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。

当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。

如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。

上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。

只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。

I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。

SCLK始终是输入端。

图4 DS1302的管脚图（2）DS1302的控制字节DS1302 的控制字如图2所示。

控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。

图5 DS1302的控制字节（3）数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。

同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。

（4）DS1302的寄存器DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。

图6日历,时间寄存器及其控制字此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。

时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器容。

DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。

（5）DS1302与单片机连接如图7所示：图7 DS1302与单片机连接图3．2．3键盘模块使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样的方法。

其原理如图8所示:图8 矩阵键盘每条水平(行线)与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需N条行线和M条列线，即可组成具有N*M个按键的键盘。

在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。

当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。

对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描法；另一种是速度较快的线反转法。

对照图8所示的4*4键盘，说明线反转个工作原理。

首先辨别键盘中有无按键按下，由单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。

方法是：向列线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将行线的电平状态读入累加器A中。

如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。

判断哪个键被按下：将P1.0~P1.3都置低，检测P1.4~P1.7是否有低的，若有，则证明有键按下，记下低的端口。

然后，将P1.4~P1.7置低，检测P1.0~P1.3是否有低的端口，如有，则证明端口与上次的一个为地的端口交叉位置的键被按下。

3．2．4显示模块电子密码锁系统中，需要现实的信息较少，因此采用七段LED数码显示管作为显示器。

数据传输采用串行方式，有单片机串行数据口P3.0发送，在经过74HC164串行移位器把串行数据转换成8位并行数据，用以驱动七段LED数码显示管。

由于74HC164芯片中，没有数据锁存器，串行数据每到达一位，都会直接送到七段显示管中，造成所有数据都会经过其短线是数码管的每一个LED灯，是数据显示不稳定。

因此在74HC164串行移位寄存器和七段数码显示管之间，加入数据锁存器（74273芯片），以稳定数码显示管的数据显示。

在按下开启按键后，显示器处于开启状态，同理只有按下关闭键后显示器处于关闭状态，当需要对密码锁进行开锁时，按下键盘上的开锁键后利用键盘上的数字键0——9输入密码，每按下一个数字键后在显示器上显示一个“-”，输入六个数有六个“-”出现。

当密码输入完成时，按下确认键。

如果正确的话LED 显示“111111”,单片机其中P2.0出现低电平，使三极管T2导通，电磁铁吸合，电子密码锁被打开，如果密码错误，LED显示”000000”,单片机P2.0输出的是高电平，电子密码锁不能被打开。