畢業(yè)論文電子密碼鎖

1、畢業(yè)論文劉露露 目錄 第一章 引言51.1 電子密碼鎖的背景51.2 電子密碼鎖的簡(jiǎn)介 5 1.3 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì)51.4 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)6第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)72.1 單片機(jī)72.2 矩陣鍵盤接口電路7 2.3 LED顯示72.4 報(bào)警系統(tǒng)82.5 電源輸入部分8 2.6 密碼存儲(chǔ)部分82.7 晶振部分82.8 復(fù)位部分92.9 開鎖部分9第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)103.1 主程序流程103.2 鍵功能流程113.3 密碼設(shè)置流程123.4 開鎖流程13 畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)The Design of Electronic Password-lock with SCM

2、 學(xué)生姓名：劉露露 院系： 物理與電子科學(xué)學(xué)院 專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級(jí)： 電子2班 指導(dǎo)老師：李季 教師職稱：教授 摘要 隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變得尤其突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全性能低，無法滿足人們的需求。隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機(jī)已成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器，所以具有防盜報(bào)警功能的電子密碼控制系統(tǒng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼控制系統(tǒng)，克服了機(jī)械式密碼控制的密碼量少，安全性能差的缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞:密碼鎖 單片機(jī) 報(bào)警 Abstract With the improvement of people's living

3、standards,it has become particularly prominent about how to achieve Anti-theft family.The traditional mechanical lock has such shortcoming as simple structure ,Low security ,it can't meet people's demands.As electronic products are developing towards intelligence and minimization,single-chip

4、 computers(SCM) have become the first choice for controllers in the development of electronic products.Therefore, the electronic anti-theft alarm function password control system and gradually replace the traditional mechanical password control system,Overcome the low mechanical password control pas

5、sword and the shortcomings of poor safety performance 第一章 引言1.1電子密碼鎖的背景隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，鎖已發(fā)展到了密碼鎖、磁性鎖、電子鎖、激光鎖、聲控鎖等等。在傳統(tǒng)鑰匙的基礎(chǔ)上，加了一組或多組密碼，不同聲音，不同磁場(chǎng)，不同聲波，不同光束光波，不同圖像。（如指紋、眼底視網(wǎng)膜等）來控制鎖的開啟。從而大大提高了鎖的安全性，使不法之徒無從下手，人們也就能對(duì)自身財(cái)產(chǎn)安全有了更多的保障。當(dāng)今安全信息系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，特別在保護(hù)機(jī)密、維護(hù)隱私和財(cái)產(chǎn)保護(hù)方面起到重大作用，而基于電子密碼鎖的安全系統(tǒng)是其中的組成部分，因此研究它具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。1.

6、2電子密碼鎖簡(jiǎn)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(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡(jiǎn)易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖。其特點(diǎn)如下：1) 保密性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。2) 密碼可變，用戶可以隨時(shí)更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人員的更替而使鎖的密級(jí)下降。3) 誤碼輸入保護(hù)，當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。4) 無活動(dòng)零件，不會(huì)磨損，壽命長。5) 使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。

7、6) 電子密碼鎖操作簡(jiǎn)單易行，一學(xué)即會(huì)。1.3 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì)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(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。目前門鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易丟失；保險(xiǎn)箱主要用機(jī)械密碼鎖，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造精度要求高，成本高，且易出現(xiàn)故障，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。針對(duì)這些鎖具給人們帶來的不便若使用機(jī)械式鑰匙開鎖，為滿足人們對(duì)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(yùn)而生。它的出現(xiàn)為人們的生活帶來了很大的方便，有很廣闊的市場(chǎng)前景。由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼鎖，其種類不多，保密性差

8、，最基本的就是只依靠最簡(jiǎn)單的模擬電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，制作簡(jiǎn)單但很不安全，在后為多是基于EDA來實(shí)現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但密碼簡(jiǎn)單，易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步發(fā)展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強(qiáng)大，使用更加方便，安全保密性更強(qiáng)，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實(shí)現(xiàn)了真真的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨著電子元件的發(fā)展及人們對(duì)保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電子密碼鎖。出于安全、方便等方面的需要許多電子密碼鎖已相繼問世。但這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對(duì)特定有效卡、指紋或聲音有效，且不能實(shí)現(xiàn)

9、遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密要求高且供個(gè)人使用的箱、柜、房間等。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，這樣對(duì)盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對(duì)用戶而言是“千挑百選、自得其所”?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢(shì)。1.4 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯(cuò)誤有提示，為了

10、提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤三次將報(bào)警。密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時(shí)候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)此次課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的電子密碼鎖，接到課題后，根據(jù)老師布置的任務(wù)和相關(guān)要求，結(jié)合主要設(shè)計(jì)條件，我設(shè)計(jì)了如下方案，其總體方案設(shè)計(jì)如下：AT89C51鍵盤輸入復(fù)位電路密碼存儲(chǔ)電路晶振電路電源輸入顯示電路報(bào)警電路開鎖電路 本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤、LED顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。2.1單片機(jī)：此次課題采用一種是用以80C51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的IO端口，及其控制的準(zhǔn)確性，進(jìn)行電子密

11、碼鎖的設(shè)計(jì)。2.2 矩陣鍵盤接口電路：由于本設(shè)計(jì)所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨(dú)立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè)4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。設(shè)有09十個(gè)數(shù)字密碼，和確認(rèn)鍵，設(shè)置，開鎖，清空，啟動(dòng)，關(guān)閉。2.3 LED顯示：此次課程設(shè)計(jì)6密碼6顯示器，按鍵后即顯示，動(dòng)態(tài)顯示。根據(jù)按鍵次數(shù)，第一位顯示器顯示第一次按的密碼，第二位顯示器顯示第二次按的密碼，第三位顯示器顯

12、示第三次按的密碼，依此第六位顯示器顯示第六次按的密碼，按鍵完成后按確認(rèn)鍵后，密碼對(duì)則執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作，不同則顯示器清零，等待重新輸入。2.4報(bào)警系統(tǒng)： 此次課程設(shè)計(jì)，當(dāng)按鍵三次錯(cuò)誤后，系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警裝置由一揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)，從P2.7口輸出脈沖，使揚(yáng)聲器鳴報(bào)警。2.5 電源輸入部分：密碼鎖主控制部分電源需要用5V直流電源供電，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相交流經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。2.6 密碼存儲(chǔ)部分：用EPROM芯片AT24C02存儲(chǔ)密碼。AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E

13、2PROM，內(nèi)含256×8位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬(2.55.5 V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和IO線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時(shí)間，一次操作可寫入多達(dá)8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。他通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行

14、時(shí)鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件。AT24C02正是運(yùn)用了I2C規(guī)程，使用主從機(jī)雙向通信，主機(jī)(通常為單片機(jī))和從機(jī)(AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào)(通過SCL引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機(jī)還是從機(jī)，接收到一個(gè)字節(jié)后必須發(fā)出一個(gè)確認(rèn)信號(hào)ACK。AT24C02的控制字由8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號(hào)發(fā)出以后，主機(jī)便會(huì)發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向。2.7 晶振部分：AT89S51引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C2、C1。晶振、電容C1C2及片內(nèi)與非門（作為反

15、饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容C1、C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在033MHz之間，電容C1、C2取值范圍在530pF之間。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用12MHZ做為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為20pF。2.8 復(fù)位部位： 單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖4-6所示的復(fù)位電路。該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容C1上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平

16、，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C1通過R5放電。當(dāng)電容C1放電結(jié)束后，RST端的電位由R5與R6分壓比決定。由于R5<<R6 因此RST為高電平，CPU處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容C1充電，RST端電位下降，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。R5的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電。2.9 開鎖部分： 開鎖控制電路的功能是當(dāng)輸入正確的密碼后將鎖打

17、開。系統(tǒng)使用單片機(jī)其中一引腳線發(fā)出信號(hào)，經(jīng)三極管放大后，由繼電器驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作將鎖打開。用戶通過鍵盤任意設(shè)置密碼，并儲(chǔ)存在EEPROM中作為鎖碼指令。只有用戶操作鍵盤時(shí)，單片機(jī)的電源端才能得到3V電源，否則單片機(jī)處于節(jié)電工作方式。開鎖步驟如下：首先按下鍵盤上的開鎖按鍵，然后利用鍵盤上的數(shù)字鍵09輸入密碼，最后按下確認(rèn)鍵。當(dāng)用戶輸入一密碼后，單片機(jī)自動(dòng)識(shí)碼，如果識(shí)碼不符，則報(bào)警。只有當(dāng)識(shí)碼正確，單片機(jī)才能控制電子鎖內(nèi)的微型繼電器吸臺(tái)。當(dāng)繼電器吸臺(tái)以后帶動(dòng)鎖桿伸縮，這時(shí)，鎖勾在彈簧的作用下彈起，完成本次開鎖。開鎖以后，單片機(jī)自動(dòng)清除掉由用戶輸人的這個(gè)密碼。第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時(shí)程序等組成。主要程序設(shè)計(jì)流程圖如下所示：3.1主程序流程開始初始化鍵盤掃描啟動(dòng)程序鍵盤掃描鍵功能程序結(jié)束關(guān)閉程序 圖3-1