電子密碼鎖論文

1、- 1 -目錄第 1 節(jié)引言. 11.1電子密碼鎖述. 11.2本設(shè)計(jì)主要任務(wù). 11.3系統(tǒng)主要功能. 2第 2 節(jié)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì). 32.1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能 .32.2 AT89C2051 單片機(jī)及其引腳說明. 3第 3 節(jié)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì). 53.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)（流程圖）. 53.2軟件設(shè)計(jì)思想. 53.3儲(chǔ)單元的分配. 53.4系統(tǒng)源程序. 63.5系統(tǒng)應(yīng)用說明. 93.6小結(jié). 9結(jié)束語.10參考文獻(xiàn) . 11附錄. 12-1 -電子密碼鎖第 1 節(jié)引言1.1電子密碼鎖概述隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長和人們生活水平的提高， 安全成為現(xiàn)代居民最關(guān)心 的問題之一。而鎖自古以來就是把守門的鐵

2、將軍， 人們對(duì)它要求甚高，即要求可靠地 防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。 傳統(tǒng)的門鎖既要備有大量 的鑰匙，又要擔(dān)心鑰匙丟失后的麻煩。另外，女口：賓館、辦公大樓、倉庫、保險(xiǎn)柜等， 由于裝修施工等人住時(shí)也要把原有的鎖膽更換，況且鑰匙隨身攜帶也諸多便。隨著單 片機(jī)的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了 智能化、科技化等功能。從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性。目前西方發(fā)達(dá)國 家已經(jīng)大量應(yīng)用智能門禁系統(tǒng)，可以通過多種的更加安全更加方便可靠的方法來實(shí)現(xiàn) 大門的管理。 但電子密碼鎖在我國的應(yīng)用還不廣泛， 成本還很高，希望通過不斷地努 力使電子密碼鎖能夠

3、在我國及居民日常生活中得到廣泛應(yīng)用，這也是一個(gè)國家生活水平的體現(xiàn)。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(shí)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(jī)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(jī)的 優(yōu)越性，一種基于單片機(jī)的電子密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。電子密碼鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的親睞。設(shè)計(jì)本課題時(shí)構(gòu)思的方案：采用以 AT89C205 偽核心的單片機(jī)控制方案；能防 止多次試探而不被破譯，從而有效地克服了現(xiàn)實(shí)生活中存在的許多缺點(diǎn)。1.2本設(shè)計(jì)主要任務(wù)(1)共 8 位密碼，每位的

4、取值范圍為 1&(2)用戶可以自行設(shè)定和修改密碼。(3)按每個(gè)密碼鍵時(shí)都有聲、光提示。(4)若鍵入的 8 位開鎖密碼不完全正確，則報(bào)警 5 秒鐘，以提醒他人注意（5） 開鎖密碼錯(cuò) 3 次要報(bào)警 10 分鐘，報(bào)警期間輸入密碼無效，以防竊賊多次試 探-2 -密碼。（6）鍵入的 8 位開鎖密碼完全正確才能開鎖，開鎖時(shí)要有 1 秒的提示音。（7） 密碼鍵盤上只允許有 8 個(gè)密碼按鍵和 1 個(gè)發(fā)光管。鎖內(nèi)有備用電池，只有 內(nèi)部上電復(fù)位時(shí)才能設(shè)置或修改密碼，因此，僅在門外按鍵是不能修改或 設(shè)置密碼的。（8） 密碼設(shè)定完畢后要有 2 秒的提示音。以上是初步設(shè)定的電子密碼鎖的主要功能。1.3系統(tǒng)主要功

5、能本系統(tǒng)主要由單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤、報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超時(shí)報(bào)警、 超次鎖定、管理員解密、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。 除上述基本的密碼鎖 功能外，還具有調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示等功能，依據(jù)實(shí)際的情況還可以添加遙控功能。 本系統(tǒng)成本低廉，功能實(shí)用。第 1 節(jié)電子密碼鎖硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能根據(jù)總體要求分析，該密碼鎖電路所需要的 I/O 口線少于 15 個(gè)，所以可選擇質(zhì) 優(yōu)價(jià)廉的 AT89C2051 而且不需要外接程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其它擴(kuò)展部件。電子密碼鎖由電路和機(jī)械兩部分組成，此次設(shè)計(jì)的電子密碼鎖可以完成密碼的 修改、設(shè)定及非法入侵報(bào)警、驅(qū)動(dòng)外圍電路等功能。從硬件上看，它

6、由六部分組成，分別是：LED顯示器，顯示亮度均勻，顯示管各段不隨顯示數(shù)據(jù)的變化而變化，且 價(jià)格低廉，它用于顯示鍵盤輸入的相應(yīng)信息；無須再加外部EPR O 存儲(chǔ)器，且外圍擴(kuò)展器件較少的 AT89C52 單片機(jī)是整個(gè)電路的核心部分；振蕩電路為 CPL 產(chǎn)生賴以 工作的時(shí)序；顯示燈是通過 CPU 俞出的一個(gè)高電平，通過三極管放大，驅(qū)動(dòng)繼電器 吸合，使外加電壓與發(fā)光二極管導(dǎo)通，從而使發(fā)光二極管發(fā)光，電機(jī)工作?，F(xiàn)在來 進(jìn)行修改密碼操作。修改密碼實(shí)質(zhì)就是輸入的新密碼去取代原來的舊密碼。密碼的 存儲(chǔ)用來存儲(chǔ)一位地址加 1，密碼位數(shù)減 1，當(dāng)八個(gè)地址均存入一位密碼，即密碼位-3 -數(shù)減為零時(shí)，密碼輸入完畢，此

7、時(shí)按下確認(rèn)鍵，新密碼產(chǎn)生，跳出子程序。為防止 非管理員任意的進(jìn)行密碼修改，必須輸入正確密碼后，按修改密碼鍵，才能重新設(shè) 置密碼。密碼輸入值的比較主要有兩部分，密碼位數(shù)與內(nèi)容任何一個(gè)條件不滿足，都將會(huì)產(chǎn)生出錯(cuò)信息。當(dāng)連續(xù)三次輸入密碼出錯(cuò)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信息，LED 顯示出錯(cuò)信息，蜂鳴器鳴叫，提醒人注意。在電路中，P1 口連接 8 個(gè)密碼按鍵 AN 仁 AN8 開鎖脈沖由 P3.5 輸出，報(bào)警和 提示音由 P3.7 輸出。BL 是用于報(bào)警與聲音提示的喇叭，發(fā)光管 D1 用于報(bào)警和提示, L 是電磁鎖的電磁線圈。圖 1 電子密碼鎖硬件電路圖2.2.1AT89C2051 單片機(jī)及其引腳說明AT89C2

8、051 單片機(jī)是 51 系列單片機(jī)的一個(gè)成員，是 8051 單片機(jī)的簡化版與In tel MCS-51 系列單片機(jī)的指令和輸出管腳相兼容。由于將多功能八位CPU 和閃速存儲(chǔ)器結(jié)合在單個(gè)芯片中，因此，AT89C2051 構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、 造價(jià)最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的 RAM ROM 和接口器件，減少了 硬件開銷，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。內(nèi)部自帶2K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器的低電壓、高性能 COMSV 位微處理器，AT89C2051 是一個(gè)有 20 個(gè)引腳的芯片，弓 I 腳配置如圖 2 所示。與 8051 相比，1RSTvrcP2.0PI.iP3

9、. JPl. bKTAL2Fl. 5XTAL1Pl.AFI2PI. 13PL 2Pl 4PL 1P3Ph 0CNDPJ.7coX0 01 nF100k U7D6甘$R6一Q?血口134AT89C1051/2061W3 1001U11炷1=1-1譏血-4 -AT89C2051 減少了兩個(gè)對(duì)外端口（即 P0 P2 口），使它最大可能地減少了對(duì)外引腳 下，因而芯片尺寸有所減小PDIP/501CRSTC120 3 VCC)P3.0C219Pl.7陽訂318JPI.6XTAL2C 417珈XTAL115163PI.4(TO)毗C615QNT1JP13 C7143P12（nj玖4g139113PLO(A1

10、C)GND匚10】!JP3.7圖 2 AT89C2051 引腳配置AT89C2051 芯片的 20 個(gè)引腳功能為:VCC 電源電壓。GND 接地。RST 復(fù)位輸入。當(dāng) RST 變?yōu)楦唠娖讲⒈３?2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，所有 I/O 引腳復(fù)至“1”XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 來自反向振蕩放大器的輸出。P1 口 8 位雙向 I/O 口。引腳 P1.2P1.7 提供內(nèi)部上拉，當(dāng)作為輸入并被外部 下拉為低電平時(shí)，它們將輸出電流，這是因內(nèi)部上拉的緣故。P1.0 和 P1.1 需要外部上拉，可用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸入（AIN0）和反向輸入（AIN1），P1 口

11、輸出緩沖器能接收 20mA 電流，并能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器；P1 口引腳寫入“ 1”后， 可用作輸入。在閃速編程與編程校驗(yàn)期間，P1 口也可接收編碼數(shù)據(jù)。P3 口 引腳 P3.0P3.5 與 P3.7 為 7 個(gè)帶內(nèi)部上拉的雙向 1/0 引腳。P3.6 在內(nèi)部已 與片內(nèi)比較器輸出相連， 不能作為通用 I/O 弓 I 腳訪問。 P3 口的輸出緩沖器能接收 20mA 的灌電流；P3 口寫入“1”后，內(nèi)部上拉，可用輸入。P3 口也可用作特殊功能口，功 P3 口同時(shí)也可為閃速存儲(chǔ)器編程和編程校驗(yàn)接收控制信號(hào)。P3口特殊功能P3 口引腳特殊功能P3.0RXD 串行輸入口）P3.1TXD 串行輸出口）

12、P3.2INT0（外部中斷 0）P3.3INT1（外部中斷 1）P3.4T0（定時(shí)器 0 外部輸入）-5 -P3.5T1（定時(shí)器 1 外部輸入）第 3 節(jié)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)圖 3 給出了該單片機(jī)密碼鎖電路的軟件流程圖。 圖中 AA1AA8 以及 START SETSAVE 是程序中的標(biāo)號(hào)，是為了理解程序而專門標(biāo)在流程圖的對(duì)應(yīng)位置的，分析程序 時(shí)可以仔細(xì)對(duì)照參考。3. 1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)流程圖（見附頁）3. 2 軟件設(shè)計(jì)思想軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計(jì)做一個(gè)總體規(guī)劃。從軟件的功能來看可分為兩 大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能（如計(jì)算、顯示、輸出控制和 通信等）；另一類是監(jiān)控軟件，它是專

13、門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在 系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色的軟件。這兩類軟件的設(shè)計(jì)方法各有特色；執(zhí)行軟件 的設(shè)計(jì)偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化；監(jiān)控軟件著眼全局，主要處理 人機(jī)關(guān)系，特點(diǎn)是邏輯嚴(yán)密、千頭萬緒。本設(shè)計(jì)要完成的軟件任務(wù)主要有：一是鍵盤輸入的識(shí)別；二是8 位 LED 的顯示;三是密碼的比較、修改、存儲(chǔ)；四是報(bào)警和開鎖控制電平的輸出。根據(jù)以上任務(wù)，結(jié)合硬件結(jié)構(gòu)，可以將鍵盤輸入的識(shí)別用來作為系統(tǒng)的監(jiān)控程 序（主程序），用顯示程序來延時(shí)，不斷查詢鍵盤。如果有鍵按下，就得到相應(yīng)的 鍵值。結(jié)合當(dāng)前系統(tǒng)所處的狀態(tài)，調(diào)用不同的操作模塊，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。而執(zhí)行 模塊主要有數(shù)字輸入模塊

14、、確定鍵模塊、修改鍵模塊、顯示模塊及報(bào)警模塊。3. 3 存儲(chǔ)單元的分配該密碼鎖中 RAM 存儲(chǔ)單元的分配方案如下：31H- 38H:依次存放 8 位設(shè)定的密碼，首位密碼存放在 31H 單元；R0:指向密碼地址；R2:已經(jīng)鍵入密碼的位數(shù)；R3:存放允許的錯(cuò)碼次數(shù) 3 與實(shí)際錯(cuò)碼次數(shù)的差值；R4 至 R7:延時(shí)用；00H:錯(cuò)碼標(biāo)志位。-6 -對(duì)于 ROM 存儲(chǔ)單元的分配，由于程序比較短，而且占用的存儲(chǔ)空間比較少，因此,在無 特殊要求時(shí)，可以從 0030H 單元（其它地址也可以）開始存放主程序。3. 4 系統(tǒng)源程序ORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART:ACALL BPM

15、OV:R0,#31HMOV:R2,#8SET:MOV:P 1 #0FFHMOV:A,P1CJNE:A,#0FF H,L8AJMP SETL8: ACALL DELAYCJNE A,#0FFH,SAVEAJMP SETSAVE:ACALL BPMOV R0,AINC R0DJNZ R2,SETMOV R5,#16D2S:ACALL BPDJNZ R5,D2SMOV R0,#31H-7 -MOV R3,#3AA1:MOV R2,#8AA2:MOV P1,#0FFHMOV A,P1CJNE A,#0FF H,L9AJMP AA2L9:ACALL DELAYCJNE A,#0FFH,AA3AJMP A

16、A2AA3 ACALL BPCLR CSUBB A,R0INC R0CJNE A,#00H,AA4AJMP AA5AA4:SETB 00HAA5:DJNZ R2,AA2JB 00H,AA6CLR P3.5L3:MOV R5,#8ACALL BPDJNZ R4,L3MOV R3,#3SETB P3.5AJMP AA1-8 -AA6:DJNZ R3,AA7MOV R5,#24L5:MOV R4,#200L4:ACALL BPDJNZ R4,L4DJNZ R5,L5MOV R3,#3AA7:MOV R5,#40ACALL BPDJNZ R5,AA7AA8:CLR 00HAJMP AA1BP:CLR

17、P3.7 MOV R7,#250L2:MOV R6,#124L1:DJNZ R6,L1CPL P3.7DJNZ R7,L2SETBRETDELAY MOV R7,#20L7:MOV R6,#125L6:DJNZ R6,L6DJNZ R7,L7RETEND-9 -3. 5 應(yīng)用說明若按鍵 ANLAN7 分別代表數(shù)碼 17,按鍵 ANO 代表數(shù)碼&在沒有鍵按下時(shí)， P1.0P1.7 全是高電平 1,若某個(gè)鍵被按下，相應(yīng)的口線就變?yōu)榈碗娖?0。假如設(shè) 定的密碼是61234578,當(dāng)按鍵 AN6 被按下時(shí)，P1.6 變?yōu)榈碗娖?，P1 端口其余口線 為高電平，此時(shí)從P1 端口讀入的數(shù)值為 101

18、11111，存到 31H 單元的密碼值就是 10111111,也就是 BFH 依此類推，存到 32H 至 38H 單元的密碼值分別是 FDH FBH F7H EFH DFH 7FH FEH 開鎖時(shí)必須先按 AN6 使從 P1 口讀入的第一個(gè)密碼值 與 31H 單元存儲(chǔ)的設(shè)定值相同，再順序按 AN1 AN2 AN3 AN4 AN5 AN7 AN0 才能開鎖。否則不能開鎖，同時(shí)開始報(bào)警。3. 6 小結(jié)該電子密碼鎖能充分利用了 51 系統(tǒng)單片機(jī)軟、硬件資源，引入了智能化分析 功能，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性， 另外， 電子密碼鎖若與串行通信結(jié)合在一起 將會(huì)成為賓館、工廠、學(xué)校等需要進(jìn)行統(tǒng)一管理的建筑

19、群不可缺的商品。機(jī)電一體化的電子密碼鎖，其功能大大超過彈子鎖，且性能更穩(wěn)定、更安全。其 特點(diǎn)，首先保密性好，其次編碼可變；其三誤碼輸入保護(hù)；其四停電不掉碼；其五 多種密碼開鎖方式，使用方便，沒有單人開鎖、二三人多種開鎖方式。由于自身的 優(yōu)勢(shì)，電子密碼鎖會(huì)受到越來越多人們的歡迎，使用會(huì)越來越廣泛，同時(shí)，也將會(huì) 被社會(huì)所接受認(rèn)可，并與彈子鎖平分秋色。選這個(gè)課題的時(shí)候，是因?yàn)榇髮Ｆ陂g老師讓我們?cè)囍ビ脝纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)電子密碼 鎖，她告訴了我們電子密碼鎖的應(yīng)用領(lǐng)域， 于是，當(dāng)老師讓我們做一個(gè)應(yīng)用小系統(tǒng)的 時(shí)候，我就已經(jīng)確定了課題。以前老師給我們的思路很簡單，只要求能夠接受 6 位密 碼，密碼正確，開鎖，密碼

20、錯(cuò)誤，清 LED 不開鎖。所以，借這個(gè)機(jī)會(huì)，我可以完善 電子密碼鎖，在原先思路的基礎(chǔ)上，通上各種途徑知識(shí)的獲取，增加各種各樣的功能 和防盜措施。以上是我設(shè)計(jì)的電子密碼鎖電路，參考和結(jié)合了很多有關(guān)電子密碼鎖問題的論 文，它經(jīng)過多次修改和整理，已是一個(gè)比較不錯(cuò)的設(shè)計(jì)，可以滿足人們的基本要求， 防盜系數(shù)高，安全性能好。但因?yàn)樗接邢?，此電路中也存在一定的問題。由于他人 不知道密碼的位數(shù)，而且還要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按一定的順序開鎖， 所以他人開鎖的 機(jī)率很??；電路中未加顯示電路，可以通過 8 只 LED 數(shù)碼管顯示，即從鍵盤輸入什么， LED 數(shù)碼管就顯示什么，但考慮到密碼輸入的保密性，這一環(huán)節(jié)可以省去，或者在輸 入密碼時(shí)，LED 可以顯示其它的數(shù)值，讓其密碼不顯示