基于51單片機電子密碼鎖設計匯總

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦基于51單片機電子密碼鎖設計匯總一、設計目的

1.1課題簡介

怎么實現(xiàn)防盜是非常多人關懷的咨詢題，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構造簡單，被撬的事件屢見別鮮，使人們的人身及財產(chǎn)安全受到非常大威脅。電子密碼鎖是一種依賴電子電路來操縱電磁鎖的開與閉的裝置，開鎖需要輸入正確密碼，若密碼泄露，用戶能夠隨時更改密碼。所以其保密性高，使用靈便性好，安全系數(shù)高，能夠滿腳廣闊用戶的需要，如今廣泛使用的有紅外遙控電子密碼鎖，聲控密碼鎖，按鍵密碼鎖等。

1.2課題研究目的

本設計是一種基于單片機的密碼鎖方案，依照基本要求規(guī)劃單片機密碼鎖的硬件電路和軟件程序，并且對單片機的型號挑選、硬件設計、軟件流程圖、單片機存儲單元的分配等都有注釋。如今非常多地點都需要密碼鎖，電子密碼鎖的性能和安全性大大超過了機械鎖，為了提高密碼的保密性，必須能夠經(jīng)常更改密碼，以便密碼被盜時能夠修改密碼。

本次設計的密碼鎖具備的功能：LED數(shù)碼管顯示初始狀態(tài)“——————”，用戶經(jīng)過鍵盤輸入密碼，每輸入一位密碼，LED數(shù)碼管相應有一位變?yōu)椤癙”，若想重新輸入密碼，只需按下“CLR”鍵。密碼輸入完畢后按確認鍵“#”，密碼鎖操縱芯片將輸入的密碼與密碼鎖操縱芯片中存儲的密碼相比，若密碼錯誤，則別開鎖，會有紅燈亮提示，并且顯示“Error”。若正確，則開鎖，會有綠燈亮提示，并且顯示“PASS”。用戶能夠依照實際事情隨意改變密碼值或密碼長度，密碼輸入正確后能夠按下“CHG”修改密碼，輸入新密碼時每輸入一位新密碼相應有一位變?yōu)椤癏”，以便提示用戶此刻輸入的是新密碼，修改新密碼時若想重新輸入新密碼只需按下“CLR”鍵即可。輸入新密碼后按確認鍵即修改成功，新密碼寫入單片機內部RAM中，以便往后用來確認密碼的正確性。按下復位鍵，系統(tǒng)恢復初始狀態(tài)，密碼也恢復初始密碼，本設計中初始密碼是“096168”。

本次設計中硬件要緊由我完成，軟件要緊由張振完成。

二、硬件設計

2.1概述

本系統(tǒng)要緊由單片機最小系統(tǒng)、電源電路、輸入鍵盤電路、輸出顯示電路、開鎖電路等組成,系統(tǒng)框圖如圖1所示:

圖1系統(tǒng)框圖2.2最小系統(tǒng)

1.單片機：單片機最小系統(tǒng)包括單片機、晶振電路、復位電路等,最小系

統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分,也是

設計中首先應該設計的部分,其中單片機的挑選直截了當決定著之后整個設計應該怎么舉行,因為我們剛才學完單片機,學習時是以MCS-51單片機為主的,對51系列單片機最熟悉,所以決定選用51系列單片機,51系列單片機中Atmel89C51應用最為廣

泛，且價格較低，性能徹底能滿腳本次設計，所以決定選用AT89C51芯片。AT89C51外形及引足羅列如圖2所示：

圖2AT89C51外形及引足羅列

AT89C51要緊特性：

·與MCS-51兼容

·4K字節(jié)可編程閃耀存儲器

·1000次寫入/擦除循環(huán)

·數(shù)據(jù)保留時刻：10年

·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz

·三級程序存儲器鎖定

·128×8位內部RAM

·32可編程I/O線

·兩個16位定時器/計數(shù)器

·5個中斷源

·可編程串行通道

·低功耗的閑置和掉電模式

·片內振蕩器和時鐘電路

2.晶振電路

圖3晶振電路

AT89C51中有一具用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引足XTAL1和XTAL2分不是該放大器的輸入端和輸出端。那個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體一起構成自激振蕩器，晶振電路如圖3所示。

石英晶體振蕩電路對外接電容C2和C3雖沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微妨礙振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度，普通電容使用30pF±10pF,這個地方使用30pF的獨石電容。

所以晶振電路中使用12M晶振，30pF獨石電容。

3.復位電路

如圖4所示為80C51單片機復位電路。結合實際需求，本次設計加入了手動復位。RC構成微分電路，在接電眨眼，產(chǎn)生一具微分脈沖，其寬度若大于2個機器周期，80C51型單片機將復位，為保證微分脈沖寬度腳夠大，這個地方取10μF電容、10KΩ電阻。若按下復位鍵，則C1被短路，R1兩端電壓為Vcc，產(chǎn)生的高電平常間腳以使單片機復位

圖4復位電路

對于復位電路的計算如下：

AT89C51的最低復位電平是0.7Vcc

V1為電容最后可充到的電壓值

Vt為t時間電容上的電壓值

則，

Vt=V1×[1-exp(-t/RC)]

即，

t=RC×Ln[V1/(V1-Vt)]

在C1充電到0.7Vcc前，R1上電壓均大于0.7Vcc，即為有效復位電壓，所以需要求電容充電到0.3Vcc的時刻。

將V1=Vcc，Vt=0.3Vcc代入上式：0.3VCC=Vcc×[1-exp(-t/RC)]

即[1-exp(-t/RC)]=0.3；

∴exp(-t/RC）=0.7

∴-t/RC=ln(0.7)

∴t/RC=ln(1.43)ln（1.43）≈0.35

也算是t=0.35RC。帶入R=10KC=10μF得。

t=0.35×10K×10uf=35ms

∵時鐘周期T=1／f=1／12M=1μs

∴2個機器周期=2T=4μs

∴t＞＞2μs

因此復位電路中電容選10μF電解電容，10K電阻，一只按鍵開關能夠使電路上電復位和手動復位。

4.存儲器設定電路

最小系統(tǒng)電路的最終部分是存儲器的

設定，假如把31足（EA）接地，則采納外

部程序存儲器，假如將其接Vcc，則采納內

部程序存儲器。AT89C51具有4KB可編

程閃耀存儲器，腳以滿腳本設計要求，

所以別采納外部程序存儲器，即將31足

（EA）接Vcc，如圖5所示：

圖5存儲器設定電路

2.3電源電路

本次設計的電源采納往常模擬電路課程設計做的直流

穩(wěn)壓電源，電源采納LM7805三端穩(wěn)壓器，外形及引足排

列如圖6所示用LM7805來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元

件較少，LM7805電路內部還有過流、過熱及調整管的保

護電路，使用起來可靠、方便，而且價格廉價。該系列

集成穩(wěn)壓IC型號中的LM78xx后面的數(shù)字代表該三端集

成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7805表示輸出電壓為正5V，因為本設計中單片機和各個芯片的工作電壓均為5V，因而采納LM7805。圖6LM7805

圖7直流穩(wěn)壓源電路

電源電路如圖7所示，220V市電經(jīng)過變壓器落壓成12V的交流電,通過整流橋整流,再經(jīng)7805穩(wěn)壓到5V。C1、C2和C3具有濾波功能，使電流更加穩(wěn)定，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.4鍵盤電路

本設計采納矩陣式鍵盤，又稱行列式鍵盤，是將I/O線的一部分作為行線，

另一部分作為列線，按鍵設置在行線和列線的交叉點上，行列線分不連接到按鍵開關的兩端，當鍵按下時，兩導線連通。這種設計能減少鍵盤與單片機I/O接線的數(shù)目，只需要N個行線和M個列線就能夠實現(xiàn)N×M個鍵的操作，在按鍵比較多的時候，通常采納這種辦法。其電路如圖8所示：

圖8矩陣式鍵盤電路圖

行線作為輸入，經(jīng)過上拉電阻接+5V，被鉗位在高電平狀態(tài)。列線作為輸出，

7805

經(jīng)過列線輸出掃描碼，經(jīng)過行線讀入行線狀態(tài)來推斷是哪一鍵被按下。

圖示電路中各鍵的鍵值從第一行左起依次為11H、12H、14H、18H、21H、22H、24H、28H、41H、42H、44H、48H、81H、82H、84H、88H。

鍵盤各鍵值經(jīng)過查鍵值表能夠轉換為相

應的代碼，代表別同的值。本設計中要用到

13個鍵，分不為0～9鍵用于輸入六位密碼，

確認鍵‘#’用于輸入密碼完畢后確認，清除

鍵‘CLR’用于想重新輸入時清晰之前輸入的

密碼，修改密碼鍵‘CHG’用于輸入密碼驗證

正確后挑選修改密碼，剩余三個鍵未用，可

以留待往后擴展功能，鍵盤如圖9所示：圖9鍵盤

2.5顯示電路

本系統(tǒng)設計的顯示電路是為了給用戶以提示而設置

的。思考到節(jié)省單片機的口資源，本系統(tǒng)的顯示采納

串行顯示的方式，只使用單片機的兩個串行口P3.0

（RXD）和P3.1（TXD），就能夠完成單片機的顯示功能。

本部分電路要緊使用七段數(shù)碼管和移位寄存器芯片

74LS164。單片機將要顯示的數(shù)據(jù)信號傳送到移位寄存

器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器操縱數(shù)碼圖1074LS164管足圖管的顯示，從而實現(xiàn)移位寄存點亮數(shù)碼管顯示。由于單片機的時鐘頻率達到12M，移位寄存器的移位速度相當快，因此我們全然看別到數(shù)據(jù)是一位一位傳輸?shù)?。宛然是全部?shù)碼管并且顯示的一樣。74LS164是串行輸入帶鎖存的8位移位寄存器，其管足圖見圖10，真值表見表1當清除端（CLEAR）為低電平常，輸出端（QA－QH）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可操縱數(shù)據(jù)。當A、B任意一具為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0為低電平。當A、B有一具為高電平，則另一具就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決定Q0的狀態(tài).表174LS164真值表

74LS164要緊特性：

串行輸入帶鎖存

時鐘輸入,串行輸入帶緩沖

異步清除

最高時鐘頻率可高達36Mhz

功耗：10mW/bit

工作溫度：0°Cto70°C

Vcc最高電壓：7V

輸入最高電壓：7V

最大輸出驅動能力：

高電平：－0.4mA

數(shù)碼低電平：8mA

圖11LED數(shù)碼管顯示電路

顯示電路如圖11所示，每一片74LS164的CLR端均接Vcc。從單片機串口輸出的信號先送到第1片移位寄存器74LS164的AB端,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移最后從移到Q7足，第1片的Q7足接第2片的AB端，以此類推，在移位寄存器的移位作用下，第1個8位數(shù)據(jù)送到第6片74LS164，第2個8位數(shù)據(jù)送到第5片74LS164，以此類推，每一具八位數(shù)據(jù)浮現(xiàn)在74LS164的并行輸出端，每片74LS164的八個輸出足接七段數(shù)碼管數(shù)碼管的八個輸入數(shù)據(jù)足，七段數(shù)碼管數(shù)碼管依照74LS164上的數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示相應的數(shù)字，從而達到顯示的目的，移位寄存器74LS164還兼作數(shù)碼管的驅動。

數(shù)碼管按段數(shù)分為七

段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，

其外形及管足圖如圖12所

示，八段數(shù)碼管比七段數(shù)

碼管多一具發(fā)光二極管單

元（多一具小數(shù)點顯示）；

按能顯示多少個“8”可

分為1位、2位、4位等等

數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單

元連接方式分為共陽極數(shù)

碼管和共陰極數(shù)碼管。共

陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光

二極管的陽極接到一起形圖12七段共陽極數(shù)碼管外形及管足圖成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平常，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平常，相應字段就別亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平常，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平常，相應字段就別亮。

本設計中采納共陽極七段數(shù)碼管，由共陽極七段數(shù)碼管的原理圖可知，數(shù)碼管中每一段均為一發(fā)光二極管，使用7段LED數(shù)碼管時，首先把com

足接+Vcc，然后將每一只陰極引足各接一具限流電阻，限流電阻可愛護數(shù)碼管，使其別被燒壞，延長其使用壽命。

LED順向偏壓時兩端有1.7V左右的壓落,隨著LED順向電流的增加,LED將更亮,LED的壽命也將縮短,所以電流以10～20mA為宜

若電流為10mA

R=(5-1.7)/10=330歐姆若電流為15mA

R=(5-1.7)/15=220歐姆

因而挑選阻值為220歐姆的限流電阻，每只數(shù)碼管需要八只限流電阻，一共需要6×8=48只220歐姆的電阻。

2.6開閉鎖電路

在實際應用中開鎖時經(jīng)過單片機送開鎖給開閉鎖執(zhí)行機構，電路驅動電磁式繼電器吸合，電磁式繼電器再操縱電磁鎖的開合，從而達到開鎖的目的。其原理如圖所示。電磁式繼電器普通由鐵

芯、線圈、銜鐵、觸點XXX等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過