一、设计总说明
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）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、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和市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。
本次基于8051单片机电子密码锁的设计，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
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
以防止误操作。
（3）报警、锁定键盘功能。密码输入用发光管显示，当连续3次输入错误
密码，系统声光报警。
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提示灯等。
密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、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，系统将输入和密码进行检查核对，如果
确锁打开，否则不打开。
主要的设计实施过程：首先，选用8051单片机，以及选购其他电子元器件。第二步，设计硬件电路。第三步，编写单片机语言实现功能。第四部，分别进行软件和硬件的调试。最后，联合软、硬件调试整个系统，完成本次课程设计。
关键词：4×4矩阵键盘；8051单片机；密码锁；密码二次确认
二、 绪论
2.1 背景 随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。目前国内，大部分人使用的还是传统的机械锁。然而，眼下假冒伪劣的机械锁泛滥成灾，互开率非常之高。所谓互开率，是各种锁具的一个技术质量标准，也就是1把钥匙能开几把锁的比率。经国家工商局、国家内贸局、中国消协等部门对锁具市场的调查，发现个别产品的互开率居然超标26倍。
为何弹子锁的“互开率”会如此之高？据有关专家人士剖析，弹子锁质量好坏主要取决于弹子数量的多少以及弹子的大小，而弹子的多少和大小受一定条件的限制。此外，即使是一把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。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。
2.2 电子锁
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，保密性、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。
三、课题要求
本次课程设计，基于8051单片机电子密码锁的设计，利用4*4小键盘作为输入，LED作为显示。当输入密码和设定的密码一致时，系统利用继电器输出解锁信号，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
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
以防止误操作。
（3）报警、锁定键盘功能。密码输入用发光管显示，当连续3次输入错误
密码，系统声光报警。
四、 课题分析
电路主要包括矩阵键盘输入密码，外部密码验证，单片控制，原理方框图如下：
图一：电子密码锁原理方框图
4.1矩阵键盘输入控制电路
设计方案是非编码键盘，每条行线和列线都对应一条I/O口线，键位设在行线和列线的交叉点，当一个键按下就会有某一条行线和某一条列线接触，只要确定接触的是哪两条线，即哪两个I/O口线，就可以确定哪一个键被触动。 行线设计成上拉口线，初始时被置高电位，列线悬空，初始置低。通过不断读行线口线，或者中断方式触发键位扫描。 当发现有键按下，将列线逐一置低，其他列线置高，读行线口线。当某条列线置低时，某条行线也被拉低，则确定这两条线的交点处的按钮被按下。 将每个行线和列线的组合值作成列表，每次就可以通过查表确定键位，以决定之后要进行的操作。
五、课题方案选择
方案一：使用8051单片机，采用汇编语言编写程序，该程序语言功能强大，调试较为方便，具有很强的实用性。
方案二：利用数字逻辑电路，运用电压比较器，555单稳态电路，计数器，JK触发器，UPS电源等实现对门的电子控制。
方案三：使用8051单片机，利用基于单片机的C语言编写程序，通过Keil C51
uVision2软件进行仿真模拟。
方案二基于数字电路，操作繁琐，会出现较多的器件故障，同时调试复杂，难于维护。方案三该逻辑语言较为复杂，编写程序时也较为复杂，还需进行软件仿真模拟，设计复杂。综上所述，使用方案一，设计较为简便，调试简单，硬件电路较少，易于维护。
六、程序部分
ORG 1000H
MOV R4,#08H ;密码个数8个
MOV R0,#40H ;密码暂存区
MOV A,#00H ;初始密码0，1，2，3，4，5
GO: MOV @R0,A
INC R0
INC A
DJNZ R4,GO
SETB P3.0; 确认
SETB P3.1 ;锁开
SETB P3.2 ;错误
SETB P3.4 ;报警
MOV R0,#20H
MOV A,#03H
MOV @R0,A ;8155初始化
MOV R0,#79H
MOV R7,#06H INIT: MOV @R0,#0 ;显示缓冲区清零
INC R0
DJNZ R7,INIT
LOP: LCALL DISP
LCALL KEYB
JB ACC.4,LOP ;未按键返回
MOV R0,#7EH
MOV R7,#05H
PUSH A
SETD: DEC R0
MOV A,@R0
INC R0
MOV @R0,A
DEC R0
DJNZ R7,SETD
POP ACC
MOV @R0,A
MOV 7DH,7CH
CJNE ,A,#0AH,LOP
CLR P3.0
ACALL COMP
CJNE R3, #03H, LOP
CLR P3.4
SJMP LOP
-----------------------------------
KEYB: LCALL BKS ;按键处理子程序
JNZ BLK1
LCALL DISP
SJMP KEYB
BLK1: LCALL DISP
LCALL DISP
LCALL BKS
JNZ BLK2
LCALL DISP
SJMP KEYB
BLK2: MOV R2,#0FEH
MOV R4,#0
BLK4: MOV R1,#21H
MOV A,R2
MOVX @R1,A
MOV R1,#23H
MOVX A,@R1
JB ACC.0,BL1
MOV A,#0 SJMP BLKP
BL1: JB ACC.1,BL2
MOV A,#08H
SJMP BLKP
BL2: JB ACC.2,BL3
MOV A,#10H
SJMP BLKP
BL3: JB ACC.3,BL
MOV A,#18H
BLKP: ADD A,R4
PUSH ACC
BLK3: LCALL DISP
LCALL BKS
JNZ BLK3
POP ACC
CJNE A,#10H,PP
PP: JNC PP1
MOV DPTR,#TBL
MOVC A,@A+DPTR
PP1: RET
TBL: DB 07H,04H,08H,05H,09H,06H,0AH,0BH,01H,00H
DB 02H,0FH,03H,0EH,0CH,0DH
BL: INC R4
MOV A,R2
JNB ACC.7,BKLD
RL A
MOV R2,A
SJMP BLK4
BLKD: SJMP KEYB
BKS: MOV R1,#21H
MOV A,#0
MOVX @R1,A
MOV R1,#23H
MOVX A,@R1
CPL A
ANL A,#0FH
RET
---------------------------------
DISP: MOV R0,#79H
MOV R3,#20H
BTL: MOV A,R3
MOV R1,#21H
MOVX @R1,A ;送位选码到PA口
MOV A,@R0 MOV DPTR,#TAB1
MOVC A,@A+DPTR ;查表
INC R1
MOVX @R1,A ;送显示码到PB口
LCALL DELAY ;延时
INC R0
MOV A,R3
JB ACC.0,HERE ;一轮显示完到HERE
RR A
MOV R3,A
SJMP BTL ;继续本轮显示
HERE: RET
TAB1: DB 0C0H,0F9,0A4H,0B0H,99H,92H,82H ;共阳显示码
DB 0F8H,80H,90H
DELAY: MOV R6,#0FFH ;延时子程序
D1: MOV R5,#0FFH
D2: DJNZ R5,D2
DJNZ R6,D1
MOV 30H,7EH
MOV 31H,7DH
MOV 32H,7CH
MOV 33H,7BH
MOV 34H,7AH
MOV 35H,79H
RET
---------------------------------
COMP: MOV R1,#40H
MOV A,@R1
CJNE A,30H, MORE
INC R1
MOV A,@R1
CJNE A,31H, MORE
INC R1
MOV A,@R1
CJNE A,32H, MORE
INC R1
MOV A,@R1
CJNE A,33H, MORE
INC R1
MOV A,@R1
CJNE A,34H, MORE
SJMP K
MORE: INC R3
CLR P3.2