基于AT89S52的多功能電子密碼鎖設(shè)計【開題報告】

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電子信息工程

基于AT89S52的多功能電子密碼鎖設(shè)計

一、選題的背景、意義

隨著社會物質(zhì)財寶的日益增長和人們?nèi)兆铀降奶岣?，安全成為現(xiàn)代居民最關(guān)懷的咨詢題之一。而鎖自古以來算是把守門戶的鐵將軍，人們對它的要求甚高，即要安全可靠地防盜，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)心鑰匙丟失的煩惱。另外，如：賓館、辦公大樓、倉庫、保險柜等由于人員的變動，開鎖的鑰匙也別再是惟獨一人擁有。購得新居的家庭，由于裝修施工等入住時要把原有的鎖膽更換，何況鑰匙隨身攜帶也諸多別便。隨著單片機的咨詢世，浮現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除了具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化治理、專業(yè)分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有非常高的安全性，可靠性。目前西方發(fā)達國家差不多大量地應(yīng)用智能門禁系統(tǒng)，能夠經(jīng)過多種的更加安全方便可靠的辦法來實現(xiàn)大門的治理。但電子密碼鎖在我國的應(yīng)用還別廣泛，成本還非常高，希翼經(jīng)過別斷的努力使電子密碼鎖可以在我國得到廣泛的應(yīng)用，這也是一具國家日子水平的體現(xiàn)[1]。

二、相關(guān)研究的最新成果及動態(tài)

隨著人們?nèi)兆铀降奶岣吆桶踩庾R的加強，對安全的要求也就越來越高。鎖自古以來算是把守護門的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。隨著電子技術(shù)的進展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運而生，電子密碼鎖算是其中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀30年代就開始了，在一些特別場所早就有所應(yīng)用。這種鎖是經(jīng)過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研究這種鎖的初衷，算是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，能夠與機械鎖配合使用，同時能夠幸免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的麻煩，而被越來越多的人所觀賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較有用的依然按鍵式電子密碼鎖。

20世紀80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的浮現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，

難以普及，因此對它的研究向來沒有明顯發(fā)展。

目前，在西方發(fā)達國家，電子密碼鎖技術(shù)相對先進，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，經(jīng)過多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實現(xiàn)大門的治理。在我國電子鎖整體水平尚處于國際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還非常高，市場上仍以按鍵電子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進國際先進水平，現(xiàn)國內(nèi)有幾個廠生產(chǎn)供應(yīng)市場。但國內(nèi)自行研制開辟的電子鎖，其市場結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還別廣泛。國內(nèi)的很多企業(yè)也引進了世界上先進的技術(shù)，進展前景很可觀。希翼經(jīng)過別斷的努力，使電子密碼鎖在我國也能得到廣泛應(yīng)用。

電子密碼鎖的防盜功能應(yīng)用于金融業(yè)，其全然的作用是“授權(quán)”，即被“授權(quán)”的人才能夠存取鈔票、物。廣義上說，金融業(yè)的“授權(quán)”要緊包括以下三種層次的內(nèi)容：1、授予保管權(quán)，如使用保管箱，保險箱和保險柜；2、授予出入權(quán)，如出入金庫、運鈔車和保管室；3、授予流通權(quán)，如自動存取款。目前，金融行業(yè)電子防盜鎖的應(yīng)用要緊集中在前兩個層次上。下面將介紹機中在金融行業(yè)中使用較多的電子防盜鎖以及它們的技術(shù)進展方向。固然，以上所講的授權(quán)技術(shù)再高明，都必須由精良的“鎖具”擔(dān)當承載結(jié)構(gòu)部件，實現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān)實體防護作用，反抗住或盡可能延遲破環(huán)行為，讓電子防盜鎖“軟、硬別吃”。普通事情下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖部件的強度、鎖止型式、配合間隙和布局。提高電子防盜鎖之防護能力的必定途徑是報警，在金融業(yè)的許多場所所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報警功能，能夠綜合物理防范和人力防范來年兩種作用。報警的前提是具備探測功能，依照電子防盜鎖的使用場所和防護要求，可挑選多種多樣的探測手段。在中國的都市金融業(yè)中，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報警差不多成為對各金融網(wǎng)店的基本要求。依照國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗，金融業(yè)實行安全防范風(fēng)險等級非常有必要，即依據(jù)使用的防盜報警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，能夠評估被防護物或區(qū)域的防護能力，得出風(fēng)險等級，其中，電子防盜鎖的性能至關(guān)重要。

由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時刻等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息可以使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，如此對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也可以使電子防盜鎖獲得無窮擴展的也許，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”[1-3]。

三、課題的研究內(nèi)容及擬采取的研究辦法（技術(shù)路線）、難點及預(yù)期達到的目標

1.預(yù)期目標

本次設(shè)計的任務(wù)是獨立完成一款基于單片機的電子密碼鎖系統(tǒng)的設(shè)計與制作。為了滿腳系統(tǒng)

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的功能，要求電子密碼鎖應(yīng)具備的以下的功能及特點：

1)．單片機最小系統(tǒng)：該部分要緊是使單片機能穩(wěn)定工作，來操縱整個系統(tǒng)實現(xiàn)密碼鎖的功能。

2)．鍵盤電路：采納行列式矩陣鍵盤作為密碼輸入按鍵，能夠節(jié)省單片機的輸入/輸出端口，從而減少硬件的復(fù)雜程度。

3)．存儲電路：選用EEPROMAT24C02作為存儲器件，傳輸方式I2C總線式，占用的單片

機端口少，而且能掉電存儲。

4)．報警電路：采納蜂鳴器，其硬件電路簡單，成本低，能比較直觀地起到報警作用。

5)．自動復(fù)位功能。程序運行的過程中，由于某緣故造成程序跑飛，或進入死循環(huán)，系統(tǒng)應(yīng)可以自動復(fù)位，程序重新運行，提高程序運行的可靠性。

6)．開鎖電路：采納單片機輸出開鎖信號，驅(qū)動電磁鎖驅(qū)動電路從而打開電磁鎖。

7)．顯示電路：采納12864字符型LCD顯示。輸入密碼時，為防止密碼泄露，LCD顯示的是“-”型字符。

圖1基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2．功能設(shè)計與實現(xiàn)

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1).操縱核心AT89S52

依照以上對單片機功能要求，本課題采納AT89S52單片機。AT89S52單片機屬于AT89S51的增強型，其要緊工作特性是：

i.片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含8KB的Flash存儲器，可擦寫壽命為1000次；

ii.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；

iii.具有32根可編程I／O線；

iv.具有3個16位可編程定時器/計數(shù)器；

v.中斷系統(tǒng)是具有6個中斷源，6個中斷矢量，2級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；

vi.串行口是具有1個全雙工的可編程串行通信接口；

vii.具有2個數(shù)據(jù)指針；

viii.低功耗工作模式有空暇模式和掉電模式；

ix.看門狗定時器；

x.AT89S52的工作電壓為5(1±0．2)V，其典型值為5V；

xi.AT89S52最高工作頻率為24MHZ，編程頻率為3—24MHZ，可編程電流lmA；

2).時鐘電路

時鐘振蕩電路是CPU所需要的各種定時操縱信號的必備單元。它為單片機提供時鐘脈沖序列，提供11．059MHz的晶振頻率。

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3).復(fù)位電路

單片機系統(tǒng)在工作時，由于干擾等各因素的妨礙，有也許浮現(xiàn)死機現(xiàn)象，導(dǎo)致單片機系統(tǒng)無法正常工作，為了克服這一現(xiàn)象，除了充分利用單片機本身的看門狗定時器(有點單片機無看門狗定時器)外，還需外加個看門狗電路，在一定的時刻后提供復(fù)位信號，使系統(tǒng)復(fù)位；除此以外，有點單片機系統(tǒng)還要求在掉電瞬咨詢單片機能將重要數(shù)據(jù)保存下來，因為掉電的發(fā)生往往是非常隨機的，因而此類單片機系統(tǒng)需要電源監(jiān)控電路，在掉電剛發(fā)生時的告知單片機。為了滿腳這些要求，本設(shè)計選用的是MAXIM公司推出的MAX8l3L。

圖2MAX8l3L芯片引足

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4).AT89S52的供電電路

AT89S52的供電電路分為主供電電源和備用供電電源電路兩部分。

①主供電電源。電低壓交流電源經(jīng)橋式電路整流后，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫?，輸出值為變壓后?倍，普通15V左右。并經(jīng)IN4007二極管后送入穩(wěn)壓器LM2940的輸入端，這個地方D5用來隔離VEE

和VDD。由于LM2940的穩(wěn)壓作用，在輸出端產(chǎn)生5V的穩(wěn)壓直流電，之因此選用LM2940，是因為它的穩(wěn)壓比比較大，AT89S52平常正常工作時的電壓就由此電路供給。

②備用電源電路。在正常事情下，采集器是由低壓系統(tǒng)供電通過變壓，濾波，整流和穩(wěn)壓得到的。但有時系統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生斷電時，按規(guī)定采集器應(yīng)該照舊接著工作，此刻必須引進備用電源。在本設(shè)計中，備用電源挑選的是6V，4Ah的蓄電池，備用電源操縱電路分成備用電源切換，以及備用電源充電路兩個部分。當單片機由于某些緣故忽然掉電時，為了保證單片機正常工作別受妨礙，電源自動切換到備用電源狀態(tài)。

5).鍵盤電路設(shè)計

由于本設(shè)計中使用的按鍵數(shù)目比較多，因此采納行列式矩陣鍵盤，并且也能減少鍵盤與單片機連接時所占用的I/O線的數(shù)目。本設(shè)計中采納4×4矩陣鍵盤，其行線和單片機P1.0~P1.3相連，列線與單片機P1.4~P1.7相連，共有16個按