課程設(shè)計(論文)-基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計.doc

課程設(shè)計(論文)說明書題目：基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計院（系）：專業(yè)：學生姓名：學號：指導教師：職稱：2011年12月10日桂林電子科技大學課程設(shè)計（論文）報告用紙第1頁共3頁摘要本文詳細介紹了一種基于單片機電子密碼鎖的設(shè)計方案。描述了電子密碼鎖的總體結(jié)構(gòu)、主要功能及工作原理等內(nèi)容。傳統(tǒng)的機械鎖由于安全性能太差，被撬的事件屢見不鮮，相比之下，電子密碼鎖因其保密性強，靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的歡迎。電子密碼鎖作為一種新型的鎖，省去了傳統(tǒng)機械鎖的鑰匙，使用者只要記得其密碼，便可以開啟，從而提高了防盜功能，本文主要設(shè)計了一種以單片機89S52為核心的電子密碼鎖，詳細的介紹了該電子密碼鎖完整的設(shè)計過程以及外圍的開鎖電路。電子密碼鎖主要由三部分組成：鍵盤接口電路、電子密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。鍵盤接口電路包括時序產(chǎn)生電路、鍵盤掃描電路、彈抖消除電路、鍵盤譯碼電路。電子密碼鎖控制電路設(shè)計包括數(shù)字按鍵的數(shù)字輸入、清除、功能按鍵的功能設(shè)計、輸出八段顯示電路包括數(shù)據(jù)選擇電路、八段顯示器掃描電路。關(guān)鍵詞：電子密碼鎖；89S52；鍵盤接口；輸出八段顯示。AbstractThisarticleparticularlyintroducesthedesign89S51microcontrollercorewithanelectroniclock,describetheoverallstructureofelectroniclock,mainfunctionandworkingprinciples.Becausetraditionalmechanicallockspoorsafetyperformance,itseasyforsomeonetopickalock.Electroniclocksforitsconfidentialityusegoodflexibility,highsafetyfactor,themajorityofusers.Electroniccodelockasanewtypeoflock,eliminatesthetraditionalmechanicalkeytothelock,theuserjustremembertheirpassword,theycanopen,thusgreatlyimprovinganti-theftfeature.Electroniccodelockconsistsofthreeparts:thekeyboardinterfacecircuit,electroniclockcontrolcircuit,theoutputoferectiondigitaltubecircuit.Keyboardinterfacecircuitincludesthetiminggeneratingcircuit,keyboardscanningcircuit,bounceeliminationcircuit,thekeyboarddecodercircuit.Electroniccodelockcontrolcircuitdesign,includingdigitalkeydigitalinput,functionaldesignoffunctionkeys,shiftregisterdesignandcontrol,passwordremove,change,tostepdown,storage,alarmsignalgeneratingcircuitpasswordcheck,theliftingpowerlockscircuit.Keywords：electroniccodelock；89S52；keyboardinterface；outputofeightdigitaltube桂林電子科技大學課程設(shè)計（論文）報告用紙第2頁共3頁目錄引言.11.關(guān)于課題.11.1幾種常見的密碼鎖.11.1.1普通密碼鎖.11.1.2機械密碼鎖.11.1.3電磁卡片式密碼鎖.11.1.4指紋密碼鎖.11.2研究背景及意義.21.3本設(shè)計主要內(nèi)容及功能描述.22.系統(tǒng)總體方案設(shè)計.23.硬件電路設(shè)計.33.1AT89S52介紹.33.1.1芯片介紹.33.1.2引腳排列及其功能.43.2按鍵電路設(shè)計.53.3LED顯示電路.63.4開鎖電路.73.5復位電路.74.軟件設(shè)計.84.1軟件設(shè)計思路.84.2軟件主程序流程圖.94.3中斷服務(wù)子程序流程圖.105.系統(tǒng)調(diào)試.106.總結(jié).11桂林電子科技大學課程設(shè)計（論文）報告用紙第3頁共3頁謝辭.12參考文獻.13附錄.14桂林電子科技大學課程設(shè)計（論文）報告用紙第1頁共21頁引言在日常生活和工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運而生。隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機已成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器。為了更好的推廣單片機在家電領(lǐng)域中的應(yīng)用，本系統(tǒng)采用AT89S51單片機來實現(xiàn)密碼鎖的控制。1.關(guān)于課題1.1幾種常見的密碼鎖1.1.1普通密碼鎖目前最常用機械鎖，這種鎖結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格便宜，但在使用中暴露了很多缺點：(1)機械鎖是靠金屬制成的，通過鑰匙上的不同齒形與鎖芯的配合來工作的，安全性較低；(2)鑰匙一旦丟失，無論誰撿到鑰匙都可將門打開。1.1.2機械密碼鎖該型鎖將解鎖密碼以機械裝定的形式存儲在裝置的鑒別機構(gòu)上，在裝置的外圍設(shè)立密碼操作鍵。密碼的輸入，產(chǎn)生相應(yīng)的鑒別動作，即正確的密碼輸入，鑒別機構(gòu)產(chǎn)生開鎖動作：錯誤的密碼輸入，鑒別機構(gòu)的部件將發(fā)生錯位或不做出響應(yīng)。機械密碼鎖采用機械加工(如精密機械加工微細加工)制作，皮實、耐用，電磁干擾、外界的異常信號很難啟動鑒別機構(gòu)。但機械密碼鎖通常包含多個較復雜的機、電功能組件，裝置微小型化需借助先進的制造技術(shù)與裝配工藝，制造周期長、成本高，機電接口及測試也有一定難度。1.1.3電磁卡片式密碼鎖該型鎖類似于機械鎖，利用光電耦合或電磁感應(yīng)的原理，將密鑰信息預先置于卡片內(nèi)，加工好的卡片充當鑰匙，開鎖時將卡片插入鎖內(nèi)或近距離感應(yīng)就能將鎖打開。該鎖的優(yōu)點是：成本較低；授權(quán)用戶一人一卡，可聯(lián)微機，有開門記錄。缺點是：卡片設(shè)備有磨損，壽命較短；卡片容易復制，不易雙向控制；磁卡內(nèi)存儲的信息容易因外界磁場干擾而錯亂，以致卡片(鑰匙)無效。1.1.4指紋密碼鎖桂林電子科技大學課程設(shè)計（論文）報告用紙第2頁共21頁該類鎖通過檢驗人員生物特征(如指紋)等方式來識別開鎖。管理員利用采樣控制軟件，通過指紋采集儀采集、保存指紋；識別軟件依賴指紋庫識別開鎖者的身份，通過外圍設(shè)備顯示、打印和存儲。指紋具有唯一性和終身不變性的特點，一直被當作身份鑒定的可靠手段，從是否允許非法開啟角度來說，安全性極好；但從使用是否方便的角度看，對安裝環(huán)境和使用者的要求很高，安裝位置與使用者身高之間必須滿足一定的關(guān)系；同一個人，在指紋劃傷，或任何被用于開鎖的識別部位有損傷的情況下，可能產(chǎn)生錯誤識別而無法開鎖。1.2研究背景及意義隨著老百姓生活水平的提高，住房條件的改善，決定了門鎖必然成為鎖具市場的領(lǐng)頭羊。目前，我國門鎖市場以機械鎖為主?，F(xiàn)今，很多行業(yè)的許多地方都要用到密碼鎖，隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)家庭或公司的防盜這一問題也變的尤其突出，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構(gòu)造簡單，被撬的事件屢見不鮮，再者，普通密碼鎖的密碼容易被多次試探而破譯，所以，考慮到單片機的優(yōu)越性，一種基于單片機的電子密碼鎖應(yīng)運而生。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的電子密碼鎖，它除具有機械密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應(yīng)用日益廣泛。本文介紹以51系列單片機為核心的電子密碼鎖，詳細闡述了其工作原理、基本功能框圖、關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)及軟件工作流程。目前使用的密碼鎖種類繁多，各具特色。本設(shè)計從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，采用AT89S51單片機，研制了一款具有報警功能的電子密碼鎖。該密碼鎖設(shè)計方法合理，簡單易行，成本低，符合住宅、辦公室用鎖要求，具有推廣價值。1.3本設(shè)計主要內(nèi)容及功能描述電子密碼鎖以AT89S52單片機為系統(tǒng)控制單元，通過4*4矩陣鍵盤輸入密碼，當用戶輸入密碼正確時，綠燈閃亮；當用戶輸入密碼錯誤時，紅燈閃亮，以提示用戶輸入密碼錯誤；除了簡單的密碼對錯判斷，本次設(shè)計額外添加幾項人性化功能，如：加電后，顯示“888888”，表示電路運行正常，可以輸入密碼；輸入密碼時，只逐位顯示“F”，以防止泄漏密碼；輸入密碼過程中，如果輸入錯誤，可按“取消”鍵清除屏幕。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計本次設(shè)計利用單片機中一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2桂林電子科技大學課程設(shè)計（論文）報告用紙第3頁共21頁接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，最好電容使用30pF10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF10pF。另外也可以用外部時鐘，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空，由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。本方案采用一種是以8052為核心的單片機控制方案。利用石英晶體諧振器和單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的I/O端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本密碼鎖功能。初步設(shè)計如下：（1）輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。（2）LED數(shù)碼管顯示輸入密碼，但只逐位顯示“F”，以防止泄漏密碼。（3）輸入密碼過程中，如果輸入錯誤，可按“取消”鍵清除屏幕。（4）輸入密碼完后按“確認”鍵，單片機與設(shè)置密碼比較，若正確，則綠色發(fā)光二極