電子密碼鎖設(shè)計(jì)報(bào)告說解

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課程設(shè)計(jì)講明書

課程名稱：《單片機(jī)技術(shù)》

設(shè)計(jì)題目：基于51單片機(jī)的電子密碼鎖

院（部）：電子信息與電氣工程學(xué)院

學(xué)生姓名：馬亞林

學(xué)號(hào)：

專業(yè)班級(jí)：12通信工程（專升本）

指導(dǎo)教師：丁瑩亮

20XX年05月17日

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51為核心的電子密碼鎖，包括電子密碼鎖完整的設(shè)計(jì)過程以及外圍的開鎖電路和報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。

電子密碼鎖要完成以下部分的設(shè)計(jì)：按鍵接口電路、電子密碼鎖的操縱電路、輸出八段顯示電路。

電子密碼鎖操縱電路能完成以下功能設(shè)計(jì)：數(shù)字按鍵的數(shù)字輸入、存儲(chǔ)和清除、功能按鍵的功能設(shè)計(jì)、密碼的清除和復(fù)位、報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生電路密碼核對(duì)、解除電鎖電路、輸出八段顯示電路完成以下電路設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)挑選電路、八段顯示器掃描電路。

學(xué)生應(yīng)完成的工作：

1.運(yùn)用Proteus軟件設(shè)計(jì)電路原理圖；

2.用Proteus軟件舉行仿真；

3.焊接電路板并調(diào)試實(shí)現(xiàn)其功能；

4.完成實(shí)習(xí)報(bào)告；

5.我的任務(wù)是設(shè)計(jì)電路原理圖并仿真。

參考文獻(xiàn)閱讀：

[1]杜尚豐.CAN總線測控技術(shù)及其應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2007.1

[2]杜樹春.單片機(jī)C語言和匯編語言混合編程實(shí)例詳解.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.6

工作打算：

2013.5.6熟悉課題并查閱相關(guān)資料，并且消化汲取資料內(nèi)容；

2013.5.7——2013.5.8依照設(shè)計(jì)題目確定硬件設(shè)計(jì)方案，并交與指導(dǎo)老師修改；

2013.5.9——2013.5.10開始著手課題的軟件設(shè)計(jì)，與指導(dǎo)老師舉行溝通；

2013.5.13申請(qǐng)領(lǐng)用元器件；

2013.5.14——2013.5.17舉行實(shí)物制作，并撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

任務(wù)下達(dá)日期：2013年5月6日

任務(wù)完成日期：2013年5月17日

指導(dǎo)教師（簽名）：學(xué)生（簽名）：王立斌

基于51單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)

摘要

隨著科技和人們的日子水平的提高，怎么實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一咨詢題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)機(jī)械鎖由于構(gòu)造簡單，被撬事件屢見別鮮；電子鎖由于其保密性高，使用靈便性好，安全系數(shù)高，受到了廣闊用戶的青睞。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51作為密碼鎖監(jiān)控裝置的檢測和操縱核心，分為主機(jī)操縱和從機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（本設(shè)重點(diǎn)介紹主機(jī)設(shè)計(jì)），實(shí)現(xiàn)鑰匙信息在主機(jī)上的初步認(rèn)證注冊(cè)、密碼信息的加密、鑰匙丟失報(bào)廢等功能。依照51單片機(jī)之間的串行通信原理，這便于對(duì)密碼信息的隨機(jī)加密和愛護(hù)。而且采納鍵盤輸入的電子密碼鎖具有較高的優(yōu)勢。采納數(shù)字信號(hào)編碼和二次調(diào)制方式，別僅能夠?qū)崿F(xiàn)多路信息的操縱，提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性，減少錯(cuò)誤動(dòng)作，而且功率消耗低；反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。軟件設(shè)計(jì)采納自上而

下的模塊化設(shè)計(jì)思想，以使系統(tǒng)朝著分布式、小型化方向進(jìn)展，增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)各項(xiàng)功能已達(dá)到本設(shè)計(jì)的所有要求。

關(guān)鍵詞:單片機(jī)；密碼鎖；單片機(jī)設(shè)計(jì)，電子鎖。

名目

1.設(shè)計(jì)背景(5)

1.1選題背景(5)

1.2課題意義(5)

2.設(shè)計(jì)方案(5)

3.方案實(shí)施(6)

3.1硬件系統(tǒng)(6)

3.1.1AT89C52簡介及功能引足(7)

3.1.2晶振電路(7)

3.1.3共陽極數(shù)碼管(8)

3.1.4復(fù)位電路(8)

3.1.5發(fā)光二極管(9)

3.2軟件設(shè)計(jì)(10)

3.3仿真設(shè)計(jì)(12)

3.4系統(tǒng)制作(13)

4.結(jié)果與結(jié)論錯(cuò)誤！未定義書簽。

5.收獲與致謝錯(cuò)誤！未定義書簽。

6.參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。

7.附件錯(cuò)誤！未定義書簽。

7.1元器件清單(15)

7.2密碼鎖程序錯(cuò)誤！未定義書簽。

7.3系統(tǒng)硬件電路圖錯(cuò)誤！未定義書簽。

7.4系統(tǒng)實(shí)物照片錯(cuò)誤！未定義書簽。

1.設(shè)計(jì)背景

1.1選題背景

在傳統(tǒng)鑰匙的基礎(chǔ)上，加了一組或多組密碼，別同聲音，別同磁場，別同聲波，別同光束光波，別同圖像。（如指紋、眼底視網(wǎng)膜等）來操縱鎖的開啟。從而大大提高了鎖的安全性，使別法之徒無從下手，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，特殊在愛護(hù)機(jī)密、維護(hù)隱私和財(cái)產(chǎn)愛護(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，所以研究它具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2課題意義

單片機(jī)操縱系統(tǒng)可以取代往常利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的操縱系統(tǒng)，能夠以軟件操縱來實(shí)現(xiàn)，并可以實(shí)現(xiàn)智能化，如今單片機(jī)操縱范疇無所別在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過程操縱和專用操縱裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。為了緊跟時(shí)代步伐，系特此安排此次實(shí)習(xí)，以提高對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)及對(duì)其更深一步的明白與掌握。

2.設(shè)計(jì)方案

2.1原理設(shè)計(jì)

密碼鎖工作時(shí)分為兩種工作狀態(tài)，分不是正常狀態(tài)和鎖定狀態(tài)。鎖定狀態(tài)時(shí)，輸出鎖定信號(hào)，供外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用，實(shí)現(xiàn)上鎖功能；正常狀態(tài)時(shí)，鎖定信號(hào)消逝，供外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用，實(shí)現(xiàn)開鎖功能以AT89C52咨詢?yōu)橹行模谝鉞TAL1和XTAL2輸入由晶振電路產(chǎn)生的固定脈沖，并且設(shè)置復(fù)位電路。4個(gè)數(shù)字鍵經(jīng)過P0口的低1位P0.0-P0.3連接，P0.0表示0數(shù)字鍵、P0.1表示1數(shù)字鍵、P0.2表示2數(shù)字鍵、P0.3表示3數(shù)字鍵。按鍵按下為低電平，斷開為高電平。數(shù)碼管與P3口的七個(gè)引足相連，穩(wěn)壓電路經(jīng)過7805、橋堆2W10和適當(dāng)電容實(shí)現(xiàn)。軟件部分能夠編程驅(qū)動(dòng)電路及延時(shí)程序，完成相應(yīng)要求，可用PROTUES軟件舉行仿真，驗(yàn)證程序是否正確。

第二種方案是在P.0-P0.6口與數(shù)碼管之間連接驅(qū)動(dòng)芯片74LS247，程序可別必編入驅(qū)動(dòng)程序。

以上兩種方案都能夠完成密碼鎖設(shè)計(jì)要求，別同之處是前者方便簡易，易于實(shí)現(xiàn)，且可提高編程能力，而第二種也可實(shí)現(xiàn)，在思考節(jié)省方面，是白費(fèi)了驅(qū)動(dòng)芯片，且即使有驅(qū)動(dòng)芯片，也要思考芯片驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電路正確與否，相對(duì)而言，別如前者。

2.2軟件設(shè)計(jì)

依照要求和設(shè)計(jì)方案在PROTUES軟件中畫出相應(yīng)電路，用匯編語言匯編應(yīng)用程序，之后把程序?qū)雴纹瑱C(jī)中舉行驗(yàn)證，成功后制作PCB板

3.方案實(shí)施

3.1硬件系統(tǒng)

3.1.1AT89C52簡介及功能引足

AT89C52是51系列單片機(jī)的一具型號(hào)，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。它是一具低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采納ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)操縱應(yīng)用場合。

AT89C52有40個(gè)引足，32個(gè)外部雙向輸入/輸出端口，并且內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫端口，AT89C52能夠按照常規(guī)辦法舉行編程,但別能夠在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特殊是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地落低開辟成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以習(xí)慣別同產(chǎn)品的需求。AT89C52為40足雙列直插封裝的8位通用微處理器，采納工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管足排布上與通用的8xc52相同，其要緊用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能操縱。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整操縱，會(huì)聚測試圖操縱，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。要緊管足有：XTAL1和XTAL2為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。RST/VPP為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC

和VSS為供電端口，分不接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3為可編程通用I/O足，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0端口被定義為N1功能操縱端口，分不與N1的相應(yīng)功能管足相連接，13足定義為IR輸入端，10足和11足定義為I2C總線操縱端口，分不連接N1的SDAS和SCLS端口，12足、27足及28足定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的操縱功能。其引足圖見圖1。

圖1AT89C52

3.1.2晶振電路

MC-51內(nèi)部有一具用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，輸入端為引足XTAL1,輸出端為引足XTAL2。這兩個(gè)引足跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一具自激振蕩器，如圖2。電路中C1和C2典型值通常選為30pF左右，對(duì)外接電容沒有嚴(yán)格要求，但電容的大小會(huì)妨礙振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。振蕩器的頻率范圍在1.2MHz-12MHz之間。

圖2

3.1.3共陽極數(shù)碼管

共陽極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平常，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平常，相應(yīng)字段就別亮。其原理圖如圖2：

圖3共陽極數(shù)碼管

3.1.4復(fù)位電路

電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到VCC，沒到VCC時(shí)芯片復(fù)位足近似為低電平，于是芯片復(fù)位，接近ＶＣＣ時(shí)芯片復(fù)位足近似為高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。

先看看單片機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)，得知復(fù)位時(shí)刻最少是多少個(gè)周期，再計(jì)算當(dāng)前時(shí)鐘頻率一具周期是多少時(shí)刻，再乘以復(fù)位所需周期數(shù)就懂當(dāng)前時(shí)鐘頻率所需復(fù)位時(shí)

間，用RC充電公式計(jì)算所需電阻電容值即可。注意單片機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)復(fù)位足的高低電平電壓值，RC充電時(shí)刻要計(jì)算復(fù)位足的高低電平區(qū)間電壓，

復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的顫動(dòng)而妨礙復(fù)位。圖3所示的RC復(fù)位電路可實(shí)現(xiàn)上述基本功能。

RST

圖4復(fù)位電路

3.1.5發(fā)光二極管

發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵與砷、磷的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而能夠用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。

它是半導(dǎo)體二極管的一種，能夠把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與一般二極管一樣是由一具PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)分不與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。別同的半導(dǎo)體中電子和空穴所處的能量狀態(tài)別同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少別同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。常見二極管基本電路如圖5。

圖5發(fā)光二極管原理圖

發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線非常陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以操縱經(jīng)過管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：

公式

R＝（E－UF）／IF

式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓落，IF為LED的普通工作電流3.2軟件設(shè)計(jì)

程序分為主程序和中斷服務(wù)程序兩個(gè)要緊部分，主程序完成變量和單片機(jī)特別功能寄存器的初始化后，