51單片機(jī)電子密碼鎖

1、目 錄第1節(jié) 引言1 1.1 電子密碼鎖述1 1.2 本設(shè)計主要任務(wù)1 1.3 系統(tǒng)主要功能2第2節(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè)計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53.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計（流程圖）53.2 軟件設(shè)計思想53.3 儲單元的分配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 隨著社會物質(zhì)財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將軍，人們對它要求甚高，即要求可靠地防盜，又要使用

2、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，如：賓館、辦公大樓、倉庫、保險柜等，由于裝修施工等人住時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在我國及居民日常生活中得到廣泛應(yīng)用，這也是一個國家生活水平的體現(xiàn)。很多行業(yè)的

3、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(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)計本課題時構(gòu)思的方案：采用以AT89C2051為核心的單片機(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)實生活中存在的許多缺點。1.2 本設(shè)計主要任務(wù)（1）共8位密碼，每位的取值范圍為18。（2）用戶可以自行設(shè)定和修改密碼。（3）按每個密碼鍵時都有聲、光提示。（

4、4）若鍵入的8位開鎖密碼不完全正確，則報警5秒鐘，以提醒他人注意。（5）開鎖密碼錯3次要報警10分鐘，報警期間輸入密碼無效，以防竊賊多次試探密碼。（6）鍵入的8位開鎖密碼完全正確才能開鎖，開鎖時要有1秒的提示音。（7）密碼鍵盤上只允許有8個密碼按鍵和1個發(fā)光管。鎖內(nèi)有備用電池，只有內(nèi)部上電復(fù)位時才能設(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)主要功能 本系統(tǒng)主要由單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤、報警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超時報警、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

5、功能外，還具有調(diào)電存儲、聲光提示等功能，依據(jù)實際的情況還可以添加遙控功能。本系統(tǒng)成本低廉，功能實用。第1節(jié) 電子密碼鎖硬件設(shè)計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，所以可選擇質(zhì)優(yōu)價廉的AT89C2051，而且不需要外接程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器及其它擴(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)計的電子密碼鎖可以完成密碼的修改、設(shè)定及非法入侵報警、驅(qū)動外圍電路等功能。從硬件上看，它由六部分組成，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，且價格低廉，它用于顯示鍵盤輸入的相應(yīng)信息；無須再加外部EPROM存儲器，且外圍擴(kuò)

6、展器件較少的AT89C52單片機(jī)是整個電路的核心部分；振蕩電路為CPU產(chǎn)生賴以工作的時序；顯示燈是通過CPU輸出的一個高電平，通過三極管放大，驅(qū)動繼電器吸合，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。現(xiàn)在來進(jìn)行修改密碼操作。修改密碼實質(zhì)就是輸入的新密碼去取代原來的舊密碼。密碼的存儲用來存儲一位地址加1，密碼位數(shù)減1，當(dāng)八個地址均存入一位密碼，即密碼位數(shù)減為零時，密碼輸入完畢，此時按下確認(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)容任何一個條件不滿足，都將會產(chǎn)生出錯

7、信息。當(dāng)連續(xù)三次輸入密碼出錯時，就會出現(xiàn)報警信息，LED顯示出錯信息，蜂鳴器鳴叫，提醒人注意。在電路中，P1口連接8個密碼按鍵AN1AN8，開鎖脈沖由P3.5輸出，報警和提示音由P3.7輸出。BL是用于報警與聲音提示的喇叭，發(fā)光管D1用于報警和提示，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AT89C2051單片機(jī)是51系列單片機(jī)的一個成員，是8051單片機(jī)的簡化版與Intel 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和閃速存儲器結(jié)合在單個芯片中，因此，AT89C2051構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、造價最低

8、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)的性價比。內(nèi)部自帶2K字節(jié)可編程FLASH存儲器的低電壓、高性能COMS八位微處理器， AT89C2051是一個有20個引腳的芯片，引腳配置如圖2所示。與8051相比，AT89C2051減少了兩個對外端口（即P0、P2口），使它最大可能地減少了對外引腳下，因而芯片尺寸有所減小。圖2 AT89C2051引腳配置AT89C2051芯片的20個引腳功能為：VCC 電源電壓。GND 接地。RST 復(fù)位輸入。當(dāng)RST變?yōu)楦唠娖讲⒈３?個機(jī)器周期時，所有I/O引腳復(fù)至“1”。XTAL1 反向振蕩放大器的輸

9、入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。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，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口輸出緩沖器能接收20mA電流，并能直接驅(qū)動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個帶內(nèi)部上拉的雙向I/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引腳訪問。P3口的輸出

10、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口同時也可為閃速存儲器編程和編程校驗接收控制信號。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)P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT1(外部中斷1)P3.4T0(定時器0外部輸入)P3.5T1(定時器1外部輸入)第3節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計圖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、SET、SAVE是程序中的標(biāo)號，是為了理解程序而專門標(biāo)在流程圖的對應(yīng)位置的，分析程序時可以仔細(xì)對照參考。31 系統(tǒng)主程序設(shè)計流程圖（見附頁）

11、32 軟件設(shè)計思想 軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計做一個總體規(guī)劃。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質(zhì)性的功能（如計算、顯示、輸出控制和通信等）；另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(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)計方法各有特色；執(zhí)行軟件的設(shè)計偏重算法效率，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，特點是邏輯嚴(yán)密、千頭萬緒。本設(shè)計要完成的軟件任務(wù)主要有：一是鍵盤輸入的識別；二是8位LED的顯示；三是密碼的比較、修改、存儲；四是報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別用來作為

12、系統(tǒng)的監(jiān)控程序（主程序），用顯示程序來延時，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，實現(xiàn)相應(yīng)的功能。而執(zhí)行模塊主要有數(shù)字輸入模塊、確定鍵模塊、修改鍵模塊、顯示模塊及報警模塊。33 存儲單元的分配該密碼鎖中RAM存儲單元的分配方案如下：31H38H：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：存放允許的錯碼次數(shù)3與實際錯碼次數(shù)的差值；R4至R7：延時用；00H：錯碼標(biāo)志位。對于ROM存儲單元的分配,由于程序比較短,而且占用的存儲空間比較少,因此,在無特殊要求時，可以從0030H單元（其它地

13、址也可以）開始存放主程序。34 系統(tǒng)源程序ORG 0000HAJMP START ORG 0030HSTART:ACALL BP MOV:R0,#31HMOV:R2,#8SET:MOV:P1，#0FFHMOV:A,P1 CJNE:A,#0FFH,L8AJMP SET L8: ACALL DELAYCJNE A,#0FFH,SAVEAJMP SET SAVE:ACALL BPMOV R0,A INC R0 DJNZ R2,SET MOV R5,#16 D2S:ACALL BPDJNZ R5,D2SMOV R0,#31HMOV R3,#3 AA1:MOV R2,#8AA2:MOV P1,#0FFH

14、 MOV A,P1CJNE A,#0FFH,L9AJMP AA2L9:ACALL DELAYCJNE A,#0FFH,AA3 AJMP AA2AA3 ACALL BPCLR CSUBB A,R0INC R0 CJNE A,#00H,AA4 AJMP AA5 AA4:SETB 00H AA5:DJNZ R2,AA2JB 00H,AA6CLR P3.5L3:MOV R5,#8 ACALL BP DJNZ R4,L3 MOV R3,#3 SETB P3.5 AJMP AA1 AA6:DJNZ R3,AA7 L5:MOV R4,#200L4:ACALL BP DJNZ R4,L4 DJNZ R5,L5

15、 MOV R3,#3AA7:MOV R5,#40 ACALL BP DJNZ R5,AA7 AA8:CLR 00H AJMP AA1 BP:CLR P3.7 MOV R7,#250 L2:MOV R6,#124 L1:DJNZ R6,L1 CPL P3.7 DJNZ R7,L2SETB RET DELAY MOV R7,#20 L7:MOV R6,#125 L6:DJNZ R6,L6DJNZ R7,L7RETEND35 應(yīng)用說明若按鍵AN1AN7分別代表數(shù)碼17，按鍵AN0代表數(shù)碼8。在沒有鍵按下時，P1.0P1.7全是高電平1，若某個鍵被按下，相應(yīng)的口線就變?yōu)榈碗娖?。假如設(shè)定的密碼是612

16、34578，當(dāng)按鍵AN6被按下時，P1.6變?yōu)榈碗娖?，P1端口其余口線為高電平，此時從P1端口讀入的數(shù)值為10111111，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。開鎖時必須先按AN6，使從P1口讀入的第一個密碼值與31H單元存儲的設(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，同時開始報警。36 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

17、行通信結(jié)合在一起將會成為賓館、工廠、學(xué)校等需要進(jìn)行統(tǒng)一管理的建筑群不可缺的商品。 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，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，電子密碼鎖會受到越來越多人們的歡迎，使用會越來越廣泛，同時，也將會被社會所接受認(rèn)可，并與彈子鎖平分秋色。結(jié) 束 語選這個課題的時候，是因為大專期間老師讓我們試著去用單片機(jī)實現(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)老師讓我們做一個應(yīng)用小系統(tǒng)的時候，我就已經(jīng)確定了課題。以前老師給我們的

18、思路很簡單，只要求能夠接受6位密碼，密碼正確，開鎖，密碼錯誤，清LED，不開鎖。所以，借這個機(jī)會，我可以完善電子密碼鎖，在原先思路的基礎(chǔ)上，通上各種途徑知識的獲取，增加各種各樣的功能和防盜措施。以上是我設(shè)計的電子密碼鎖電路，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，已是一個比較不錯的設(shè)計，可以滿足人們的基本要求，防盜系數(shù)高，安全性能好。但因為水平有限，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)定的時間內(nèi)按一定的順序開鎖，所以他人開鎖的機(jī)率很?。浑娐分形醇语@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，LED可以顯示其它的數(shù)值，讓其密碼不顯示。電路中還有一個不好的地方就是鍵盤的分布，我們可以采用行列式或矩陣式鍵盤，這樣可