密碼門畢業(yè)設計說明書

揚 州 市 職 業(yè) 大 學畢 業(yè) 設 計（論 文）設計（論文）題目： 密碼門控制： 1專 業(yè)： 1班 級： 07 級 1姓 名： 1學 號： 指導教師： 完成時間： 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 - 1 -頁摘 要自第一臺計算機在美國誕生以來，至今已有 60 多年的歷史。在這 60 年里，計算機經歷了迅猛的發(fā)展，得到了廣泛的普及，對整個社會的進步和科學的發(fā)展產生了及其深遠的影響。在計算機對整個社會的進步和科學的發(fā)展產生深遠影響的同時，其也得到了推動和發(fā)展。特別是 20 世紀 70 年代初，隨著大規(guī)模集成電路的出現，原來體積很大的中央處理器電路（CPU）集成為一個只有十幾平方毫米的半導體芯片，稱為微處理器。微處理器的出現，開創(chuàng)了微型計算機的新時代。以微處理器為核心，再配上半導體存儲器（RAM、ROM） 、輸入/輸出接口電路（I/O 接口電路） 、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯，這樣組成的計算機稱為微型計算機。微型計算機因其具有體積小、重量輕、價格便宜、耗電少、可靠性高、通用性和靈活性好等特點，加上超大規(guī)模集成電路工藝技術的迅速發(fā)展和成熟，使得微型計算機技術得到了極其迅速的發(fā)展和廣泛的應用。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸,工業(yè)自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，洗衣機、電冰箱、空調等等方面都有單片機在其中發(fā)揮重要的作用。本次設計是在參照數字電子電路 、 模擬電子電路 、 單片機原理與應用等教材，運用單片機設計的一款電子密碼門的控制系統(tǒng)。以此獲得電子技術、自動控制等方面的基本理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，并為學習后續(xù)課程和為今后在工作中熟練運用打好基礎。西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 - 2 -頁本設計課題的電子密碼鎖運用的是 MCS-51 系列中的 AT89S52 作為主要運算和邏輯判斷工具，這可大大簡化硬件系統(tǒng)的復雜性。以實現密碼顯示、錯誤報警等功能，詳細介紹了基本功能、方案論證、硬件電路設計、原理圖和軟件設計思想。由于時間緊迫和本人的水平有限，設計說明書中的缺點和錯誤在所難免，真誠地歡迎各位老師對本說明書提出批評和建議。關鍵詞：單片機、電子密碼鎖、密碼門控制、獨立式鍵盤、AT89S52西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 - 3 -頁目 錄第 1 章：引 言 .- 4 -1.1 電子密碼鎖簡介 .- 4 -1.2 傳統(tǒng)密碼鎖概況 .- 4 -1.3 電子密碼鎖的優(yōu)勢及發(fā)展前景 .- 5 -1.4 本設計所實現的目標 .- 5 -1.5 主要性能指標 .- 6 -1.6 使用說明 .- 6 -1.7 基本原理 .- 6 -第 2 章：方案論證 .- 8 -2.1 方案一：采用數字電路控制 .- 8 -2.2 方案二：采用單片機為核心的控制方案 .- 9 -第 3 章：系統(tǒng)硬件構成 .- 10 -3.1 80C51 最小系統(tǒng) .- 10 -3.2 開鎖機構 .- 10 -3.3 按鍵電路部分 .- 12 -3.4 顯示電路部分 .- 13 -3.5 密碼門鎖的電源電路部分 .- 14 -3.6 設計總框圖 .- 15 -3.7 設計總體電路圖 .- 15 -3.8 主要元器件介紹 .- 16 -3.8.1 主要芯片 AT89S52 .- 16 -3.8.2 LED 數碼顯示器 .- 19 -第 4 章：系統(tǒng)軟件設計 .- 22 -4.1 RAM 分配 .- 22 -4.2 程序框圖 .- 22 -4.2.1 主程序框圖 .- 22 -4.2.2 子程序框圖 .- 24 -4.3 程序清單 .- 24 -第 5 章：系統(tǒng)軟硬件調試 .- 33 -第 6 章：元器件清單 .- 34 -第 7 章：總 結 .- 35 -附錄 .- 37 -西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 - 4 -頁第 1 章：引 言1.1 電子密碼鎖簡介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、閉鎖任務的電子產品。它的種類很多，有簡易的電路產品，也有基于芯片的性價比較高的產品?，F在應用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現的。其性能和安全性已大大超過了機械鎖，特點如下：1 保 密 性 好 ,編 碼 量 多 ,遠 遠 大 于 彈 子 鎖 。 隨 機 開 鎖 成 功 率 幾 乎 為 零 。2 密 碼 可 變 。 用 戶 可 以 經 常 更 改 密 碼 ， 防 止 密 碼 被 盜 ， 同 時 也 可 以 避 免 因 人 員的 更 替 而 使 鎖 的 密 級 下 降 。3 誤 碼 輸 入 保 護 。 當 輸 入 密 碼 多 次 錯 誤 時 ， 報 警 系 統(tǒng) 自 動 啟 動 。 另 外 ， 多 次 輸入 錯 誤 時 ， 還 可 以 實 現 對 鍵 盤 鎖 定 ， 使 得 一 段 時 間 內 無 法 再 次 輸 入 密 碼 。4 電 子 密 碼 鎖 操 作 簡 單 易 行 ， 一 學 即 會 。1.2 傳統(tǒng)密碼鎖概況傳統(tǒng)的密碼鎖是一種全機械式的密碼鎖，都是通過圓盤轉動帶動刻度盤的轉動，以此來實現密碼的輸入。現在市面上的傳統(tǒng)密碼鎖主要有圓盤式機械密碼鎖和撥碼盤式機械密碼鎖兩種類型?，F在的圓盤式機械密碼鎖大多采用美國“洛加達” 、 “沙金”一類對碼與開鎖使用同一個旋鈕操作的高檔圓盤式機械密碼鎖。這類密碼鎖刻度盤的旋鈕軸直接與鎖體內密碼圓盤的主動盤相連接。當輸入密碼時，刻度盤的旋鈕軸帶動鎖體內密碼圓盤的主動盤轉動，再由主動盤依次傳遞帶動其它密碼圓盤轉動到與刻度盤數值相對應的位置，旋鈕要正轉若干圈再反轉若干圈，反反復復才能輸入密碼。關閉鎖舌后必須將刻度盤的旋鈕轉動若干圈以打亂密碼。撥碼盤式機械密碼鎖是由內部的一個撥碼器（又稱：機械步進器或轉鼓） ，依次撥動各個密碼圓盤，實現密碼的輸入。從外部的操作來看，類似老式撥盤式電話機的操作：刻度盤旋鈕從刻度盤起點位置開始順時針轉動，通過旋鈕軸驅動鎖體內部的撥碼機構撥動密碼圓盤轉動到與刻度盤數值相對應的位置，然后退回到起點位置就實現了輸入一位密碼。依次重復這樣的操作直到輸入了最后一位密碼，再從起點位置逆時針轉動旋鈕就可以開啟鎖舌，打開密碼鎖。西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 - 5 -頁1.3 電子密碼鎖的優(yōu)勢及發(fā)展前景通過對電子密碼鎖和傳統(tǒng)密碼鎖的初步了解，我們不難看出電子密碼鎖有著很大的優(yōu)勢和良好的市場前景，其性能和安全性已大大的超過了機械鎖。據有關資料介紹，電子鎖的研究從 30 年代就開始了，在某些特殊場所早就有所應用。研究這種鎖的初衷，是為了提高鎖具的安全性，因為電子鎖的密鑰量(密碼量)極大，可以和機械鎖配合，避免因鑰匙被仿制而出現的問題。在安全性極高的前題下，它的另一個特點是無需鑰匙而被越來越多的人所欣賞。因為人們攜帶的鑰匙很多已成為累贅，而電子鎖只需要記住一組密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們的煩惱。電子鎖的種類繁多，從大的方面講可能有數十種，例如數碼鎖，指紋鎖、卡片鎖、磁卡鎖，生物鎖等等。但能談的上實用一些或者大眾化一些的還是按鍵式電子密碼鎖。這是一種操作方式類似于按鍵電話機的電子鎖，通過鍵盤上的數碼按鍵依次輸入一組密碼，如果密碼與內部已約定的密碼相同，就會則輸出一個電信號，以驅動電磁鐵或者小馬達將門閂打開，完成一個開鎖過程。它彌補了傳統(tǒng)機械式密碼鎖輸入密碼繁瑣的缺點，其操作也更加簡單方便。進入 20 世紀 80 年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現，電子鎖的體積縮小可靠性提高了。另外，較傳統(tǒng)密碼鎖，電子密碼鎖的密碼量更大，保密性更好。雖然電子密碼鎖有諸多優(yōu)點，但其也不免有缺點。首先，電子密碼鎖電子部分的工作主要是電子識別，采用的是電子元器件，電子器件一多，就變得復雜化。必然會增加故障機率，加上電子器件怕潮濕，怕強磁電，怕強震動，使它對使用環(huán)境有一定的要求。因而絕大部分的電子鎖都增加了備用開鎖手段或稱應急接口，這無疑又降低了安全性。現在元器件的質量提高了，故障率雖然降低，但備用開鎖手段很少有取消的。其次，電子鎖必須用電，早期的電子鎖耗電較多，一般使用市電?，F在的集成電路電子鎖耗電少，一節(jié)鈕扣電池就可以維持其控制部分的工作，但驅動電磁鐵或馬達卻需要大一些的電池或者使用市電。為了解決這一問題有些密碼鎖增加一套手動發(fā)電裝置自行解決用電問題，又使得鎖具更復雜了。隨著時代的進步和發(fā)展，電子密碼鎖因其具有的諸多優(yōu)點，勢必會取代傳統(tǒng)的機械式密碼鎖而被廣泛使用。1.4 本設計所實現的目標通過本次設計，運用單片機設計完成一個密碼鎖的門控制系統(tǒng)，通過對電機的控制，實現完成了門的開與關的任務。該系統(tǒng)所能實現的功能有：密碼輸入與修改、密碼顯示、密碼錯誤報警、電機正反轉以及開門指示等諸多功能。在經過此次設計，第一次運用單片機控制設計完成一件產品，實現對以往學習的單片機基礎知識進行了一次徹底而系統(tǒng)的復習和鞏固，對以往學習的知識有了更好的掌握和運用，同時鍛煉了自己動手編寫程序的能力，提高了自己的焊接水平和動手能力。相信在以后的工作和學習中只要能夠不斷的運用，相信可以對單片機的使用達到運用自如的程度。西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 - 6 -頁1.5 主要性能指標1、 顯示功能：能顯示 4 位密碼和相關提示字符。2、 具有密碼修改功能；在輸入正確的的密碼后，即進入了修改密碼狀態(tài)，方可對開門密碼進行修改。3、 具有開門功能；即輸入正確的開門密碼后，控制電機正反轉動作，實現門的開啟，并作出指示。4、 具有錯誤提示；即在輸入的開門密碼錯誤的情況下，實現蜂鳴器報警，并且指示燈作出指示。5、 電源：220V10%6、 功耗：2.5W1.6 使用說明1、 接通電源，按下面板上的“RST”鍵后，儀器顯示“” 。2、 按動“修改密碼”鍵，既進入到密碼輸入狀態(tài)；再次按動該鍵，此時該鍵作為“選位”鍵使用，有對應單元出現閃爍現象，表示該單元的內容可以進行調態(tài)，連續(xù)鍵入“選位”鍵，其它單元依次閃爍，并循環(huán)閃爍。3、 當某一單元出現閃爍后，按動“修改”鍵（即加 1 鍵） ，該單元的內容以一定規(guī)律加1。4、 按動“確定”鍵，即將密碼輸入完成。等待單片機進行處理，若輸入密碼與的密碼相同，這時 1 號發(fā)光二極管即會點亮 5 秒（顯示紅色） ，即進入密碼修改狀態(tài)，這時可按 2 和 3 方法進行密碼修改，最后按動“確定”鍵，即實現了開門密碼的修改工作；若輸入密碼與相同，則 2 號發(fā)光二極管即會點亮 5 秒（顯示綠色） ，并控制電機動作，完成對門的開啟工作；若輸入密碼錯誤，則蜂鳴器響起，發(fā)出報警信息，維持5 秒后自動關閉，同時 1 號發(fā)光二極管點亮 5 秒，作出指示。西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 - 7 -頁1.7 基本原理密碼門控制系統(tǒng)設計主要有硬件設計和軟件設計兩大部分：硬件部分主要有 8031 或AT89S52 的最小系統(tǒng)，顯示部分、鍵盤部分、執(zhí)行部分以及電源部分；軟件設計則結合硬件，實現指標提出的各項要求，密碼顯示則利用 8031 或 AT89S52，在軟件的支持下，完成其精度主要取決于單片機本身的晶振頻率精度，密碼檢測則利用輸入的密碼和設定密碼相比較，當兩者相同時，則利用軟件控制電機轉動，實現對門的開啟，并且二極管點亮作出指示；不相同時，則發(fā)出蜂鳴報警信息，進行提示；鍵盤在軟件的配合下，實現了一鍵多用。西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 - 8 -頁第 2 章：方案論證2.1 方案一：采用數字電路控制方案一：采用數字電路控制。其原理方框圖如下圖 2-1 所示。密碼修改電路電源VCC36V220V開始計時鎖定脈沖消除報警信號鍵盤輸入限時報警正確開鎖電路開門執(zhí)行電路報警次數檢測密碼校驗電路鎖定 5分鐘市電供電電路電子切換開關蓄電池斷電檢測充電電路圖 2-1 數字密碼鎖電路方案采用數字密碼鎖電路的好處就是設計簡單。用以 74LS112 雙 JK 觸發(fā)器構成的數字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制部分，共設置了 9 個用戶輸入鍵，其中只有 4 個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過 40 秒（一般情況下，用戶不會西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 - 9 -頁超過 40 秒，若用戶覺得不便，還可以進行修改）電路將報警 80 秒，以示提醒；若電路連續(xù)報警三次，則電路將鎖定鍵盤 5 分鐘，防止他人的非法操作。電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設置 UPS 電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路、鍵盤輸入次數鎖定電路。從而實現了密碼輸入、檢測、開鎖，報警等一系列功能動作。采用數字密碼鎖電路雖然設計簡單，但是電路部分復雜程度較高，并且擴展功能不方便，不容易實現對系統(tǒng)的優(yōu)化和升級。2.2 方案二：采用單片機為核心的控制方案方案二：采用一種是用以 AT89S52 為核心的單片機控制方案。本方案使采用 AT89S52 單片機作為核心，來設計