基于at89s52的多功能電子密碼鎖設(shè)計(jì)【開題報(bào)告】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p><b>　　電子信息工程</b></p><p>　　基于AT89S52的多功能電子密碼鎖設(shè)計(jì)</p><p>　　一、選題的背景、意義</p><p>　　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

2、的問題之一。而鎖自古以來就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)心鑰匙丟失的麻煩。另外，如：賓館、辦公大樓、倉庫、保險(xiǎn)柜等由于人員的變動(dòng)，開鎖的鑰匙也不再是只有一人擁有。購得新居的家庭，由于裝修施工等入住時(shí)要把原有的鎖膽更換，況且鑰匙隨身攜帶也諸多不便。隨著單片機(jī)的問世，出現(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

3、入了智能化管理、專業(yè)分析系統(tǒng)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)大量地應(yīng)用智能門禁系統(tǒng)，可以通過多種的更加安全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，希望通過不斷的努力使電子密碼鎖能夠在我國得到廣泛的應(yīng)用，這也是一個(gè)國家生活水平的體現(xiàn)[1]。</p><p>　　二、相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài)</p><p>　　隨著人們生

4、活水平的提高和安全意識的加強(qiáng)，對安全的要求也就越來越高。鎖自古以來就是把守護(hù)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)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀(jì)30年代就開始了，在一些特殊場所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研究這種鎖的初衷，就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大

5、，可以與機(jī)械鎖配合使用，并且可以避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煩惱，而被越來越多的人所欣賞。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。但較實(shí)用的還是按鍵式電子密碼鎖。</p><p>　　20世紀(jì)80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(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

6、提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對它的研究一直沒有明顯進(jìn)展。</p><p>　　目前，在西方發(fā)達(dá)國家，電子密碼鎖技術(shù)相對先進(jìn)，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，通過多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)大門的管理。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很高，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(jìn)國際先進(jìn)水平，現(xiàn)國內(nèi)有幾個(gè)廠生產(chǎn)供應(yīng)市場。但國內(nèi)自

7、行研制開發(fā)的電子鎖，其市場結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國內(nèi)的不少企業(yè)也引進(jìn)了世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非?？捎^。希望通過不斷的努力，使電子密碼鎖在我國也能得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　電子密碼鎖的防盜功能應(yīng)用于金融業(yè)，其根本的作用是“授權(quán)”，即被“授權(quán)”的人才可以存取錢、物。廣義上講，金融業(yè)的“授權(quán)”主要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(xiǎn)箱和保險(xiǎn)柜；2、授予出入權(quán)，如出入金庫、運(yùn)鈔車

8、和保管室；3、授予流通權(quán)，如自動(dòng)存取款。目前，金融行業(yè)電子防盜鎖的應(yīng)用主要集中在前兩個(gè)層次上。下面將介紹機(jī)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)發(fā)展方向。當(dāng)然，以上所說的授權(quán)技術(shù)再高超，都必須由精良的“鎖具”擔(dān)當(dāng)承載結(jié)構(gòu)部件，實(shí)現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān)實(shí)體防護(hù)作用，抵抗住或盡量延遲破環(huán)行為，讓電子防盜鎖“軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖部件的強(qiáng)度、鎖止型式、配合間隙和布局。提高電子防盜鎖之防護(hù)能力的

9、必然途徑是報(bào)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(bào)警功能，可以綜合物理防范和人力防范來年兩種作用。報(bào)警的前提是具備探測功能，根據(jù)電子防盜鎖的使用場所和防護(hù)要求，可選擇多種多樣的探測手段。在中國的城市金融業(yè)中，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報(bào)警已經(jīng)成為對各金融網(wǎng)店的基本要求。根據(jù)國內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，金融業(yè)實(shí)行安全防范風(fēng)險(xiǎn)等級很有必要，即依據(jù)使用</p><p>　　由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)間等要素均可成為鑰

10、匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”[1-3]。 </p><p>　　課題的研究內(nèi)容及擬采取的研究方法（技術(shù)路線）、難點(diǎn)及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)</p><p><b>

11、　　預(yù)期目標(biāo)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是獨(dú)立完成一款基于單片機(jī)的電子密碼鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作。為了滿足系統(tǒng)的功能，要求電子密碼鎖應(yīng)具備的以下的功能及特點(diǎn)：[3-5]</p><p>　　1)．單片機(jī)最小系統(tǒng)：該部分主要是使單片機(jī)能穩(wěn)定工作，來控制整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密碼鎖的功</p><p><b>　　能。</b><

12、/p><p>　　2)．鍵盤電路：采用行列式矩陣鍵盤作為密碼輸入按鍵，可以節(jié)約單片機(jī)的輸入/輸出端口，</p><p>　　從而減少硬件的復(fù)雜程度。</p><p>　　3)．存儲(chǔ)電路：選用EEPROM AT24C02 作為存儲(chǔ)器件，傳輸方式I2C 總線式，占用的單片</p><p>　　機(jī)端口少，而且能掉電存儲(chǔ)。</p><

13、p>　　4)．報(bào)警電路：采用蜂鳴器，其硬件電路簡單，成本低，能比較直觀地起到報(bào)警作用。</p><p>　　5)．自動(dòng)復(fù)位功能。程序運(yùn)行的過程中，由于某原因造成程序跑飛，或進(jìn)入死循環(huán)，系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)復(fù)位，程序重新運(yùn)行，提高程序運(yùn)行的可靠性。</p><p>　　6)．開鎖電路：采用單片機(jī)輸出開鎖信號，驅(qū)動(dòng)電磁鎖驅(qū)動(dòng)電路從而打開電磁鎖。</p><p>　　7)

14、．顯示電路：采用12864 字符型LCD 顯示。輸入密碼時(shí)，為防止密碼泄露，LCD 顯示的</p><p><b>　　是“-”型字符。</b></p><p>　　圖1 基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　2．功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　1).控制核心AT89S52 [6

15、-12]</p><p>　　根據(jù)以上對單片機(jī)功能要求，本課題采用AT89S52單片機(jī)。AT89S52單片機(jī)屬于AT89S51的增強(qiáng)型，其主要工作特性是：</p><p>　　片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含8KB的Flash存儲(chǔ)器，可擦寫壽命為1000次；</p><p>　　片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；</p><p>　　具有32根可編程I

16、／O線；</p><p>　　具有3個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　中斷系統(tǒng)是具有6個(gè)中斷源，6個(gè)中斷矢量，2級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；</p><p>　　串行口是具有1個(gè)全雙工的可編程串行通信接口；</p><p><b>　　具有2個(gè)數(shù)據(jù)指針；</b></p><p>　　vi

17、ii. 低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；</p><p>　　ix. 看門狗定時(shí)器；</p><p>　　x. AT89S52 的工作電壓為 5(1±0．2) V，其典型值為5V；</p><p>　　xi. AT89S52最高工作頻率為24MHZ，編程頻率為3—24MHZ，可編程電流lmA；</p><p>&l

18、t;b>　　2).時(shí)鐘電路</b></p><p>　　時(shí)鐘振蕩電路是CPU所需要的各種定時(shí)控制信號的必備單元。它為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖序列，提供11．059MHz的晶振頻率。</p><p>　　3).復(fù)位電路[12-14]</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)在工作時(shí)，由于干擾等各因素的影響，有可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)無法正常工作，為了克服這一

19、現(xiàn)象，除了充分利用單片機(jī)本身的看門狗定時(shí)器(有些單片機(jī)無看門狗定時(shí)器)外，還需外加個(gè)看門狗電路，在一定的時(shí)間后提供復(fù)位信號，使系統(tǒng)復(fù)位；除此以外，有些單片機(jī)系統(tǒng)還要求在掉電瞬問單片機(jī)能將重要數(shù)據(jù)保存下來，因?yàn)榈綦姷陌l(fā)生往往是很隨機(jī)的，因而此類單片機(jī)系統(tǒng)需要電源監(jiān)控電路，在掉電剛發(fā)生時(shí)的告知單片機(jī)。為了滿足這些要求，本設(shè)計(jì)選用的是MAXIM公司推出的MAX8l3L。</p><p>　　圖2 MAX8l3L芯片引腳

20、</p><p>　　4).AT89S52的供電電路[15]</p><p>　　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。</p><p>　?、僦鞴╇婋娫?。電低壓交流電源經(jīng)橋式電路整流后，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫?，輸出值為變壓后值倍，一?5V左右。并經(jīng)IN4007二極管后送入穩(wěn)壓器LM2940的輸入端，這里D5用來隔離VEE和VDD。由于LM294

21、0的穩(wěn)壓作用，在輸出端產(chǎn)生5V的穩(wěn)壓直流電，之所以選用LM2940，是因?yàn)樗姆€(wěn)壓比比較大，AT89S52平時(shí)正常工作時(shí)的電壓就由此電路供給。</p><p>　?、趥溆秒娫措娐贰Ｔ谡Ｇ闆r下，采集器是由低壓系統(tǒng)供電經(jīng)過變壓，濾波，整流和穩(wěn)壓得到的。但有時(shí)系統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生斷電時(shí)，按規(guī)定采集器應(yīng)該仍舊繼續(xù)工作，此時(shí)必須引進(jìn)備用電源。在本設(shè)計(jì)中，備用電源選擇的是6V，4Ah的蓄電池，備用電源控制電路分成備用電源切換，以及

22、備用電源充電路兩個(gè)部分。當(dāng)單片機(jī)由于某些原因突然掉電時(shí)，為了保證單片機(jī)正常工作不受影響，電源自動(dòng)切換到備用電源狀態(tài)。</p><p>　　5). 鍵盤電路設(shè)計(jì)</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中使用的按鍵數(shù)目比較多，所以采用行列式矩陣鍵盤，同時(shí)也能減少鍵盤與單片機(jī)連接時(shí)所占用的I/O 線的數(shù)目。本設(shè)計(jì)中采用4×4 矩陣鍵盤，其行線和單片機(jī)P1.0~P1.3相連，列線與單片機(jī)P1.4

23、~P1.7 相連，共有16 個(gè)按鍵。本設(shè)計(jì)用到了其中的14 個(gè)，如圖3所示，包括0~9 十個(gè)數(shù)字鍵，確認(rèn)和刪除兩個(gè)控制鍵（作為密碼輸入時(shí)的確定和清除鍵），A 和B 兩個(gè)功能選擇鍵（用于選擇開鎖或修改密碼）。本設(shè)計(jì)中的鍵盤掃描采用行掃描法，即依次置行線中的每一行為低電平，其余均為高電平，掃描列線電平狀態(tài)，為低電平即表示該鍵按下。鍵盤消抖采用軟件延時(shí)消抖，該方法控制簡單，可以減小硬件電路復(fù)雜程度。</p><p>&

24、lt;b>　　圖3 鍵盤 </b></p><p>　　6). 顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示電路采用 12864 字符型LCD 顯示。12864 字符型LCD 可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。本設(shè)計(jì)中12864 字符型LCD 顯示模塊一共用到5 條引腳與單片機(jī)相連，其中CS 引腳， R/W 引腳，SCLK 引腳，PSB 引

25、腳，RESET引腳分別對應(yīng)與單片機(jī)的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，P2.5 相連接，比采用圖像型LCD 顯示模塊節(jié)省了7 根線，大大節(jié)約了單片機(jī)的I/O 口。</p><p>　　7). 開鎖電路設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)用戶輸入的密碼正確，單片機(jī)便輸出開鎖信號，送到開鎖驅(qū)動(dòng)電路，然后驅(qū)動(dòng)電磁鎖，</p><p>　　以達(dá)到開鎖的目的。其原理如圖4所示。

26、</p><p>　　圖4 開鎖電路原理圖</p><p>　　8). 聲音報(bào)警電路設(shè)計(jì)</p><p>　　聲音報(bào)警電路采用蜂鳴器報(bào)警。用戶輸入密碼3 次錯(cuò)誤時(shí)發(fā)出報(bào)警。報(bào)警是用單片機(jī)的</p><p>　　P3.7 口輸出脈沖信號經(jīng)三極管放大后,控制蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，其電路圖如圖5 所示。</p><p><

27、b>　　圖5 蜂鳴器電路圖</b></p><p>　　9).外接存儲(chǔ)器電路E2PROM[16]</p><p>　　在單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的儀器儀表、家用電器、工業(yè)控制等系統(tǒng)中，對某些狀態(tài)叁數(shù)，不僅要求能夠在線修改，而且斷電后能保持，以備上電后恢復(fù)系統(tǒng)的狀態(tài)。為了確保系統(tǒng)斷電后數(shù)據(jù)不丟失，選用I2C總線進(jìn)行E2PROM串行擴(kuò)展，芯片選用AT24C02芯片。</p>

28、<p><b>　　3. 研究方法：</b></p><p>　　1)．文獻(xiàn)資料法：根據(jù)已掌握的文獻(xiàn)，查找相關(guān)開關(guān)電源書籍，查詢各類期刊，學(xué)術(shù)報(bào)告， 學(xué)術(shù)會(huì)議論文，學(xué)位論文，科技檔案等。</p><p>　　2)．對比法：對開關(guān)電源設(shè)計(jì)所采用的不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對比研究。</p><p>　　3)．專家訪談

29、法: 根據(jù)本研究內(nèi)容，向?qū)熂跋嚓P(guān)專業(yè)的老師請教有關(guān)知識。</p><p>　　四、論文詳細(xì)工作進(jìn)度和安排</p><p>　　2010.12—2011.1 充分檢索資料的基礎(chǔ)上完成課題外文翻譯、文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告。</p><p>　　2011.2.—2011.3 完成整體方案構(gòu)思。</p><p>　　2011.4 —2011.5

30、 完成軟件的編寫工作，完善并完成技術(shù)文檔。</p><p>　　2011.5 整理畢業(yè)設(shè)計(jì)的資料，畢業(yè)答辯。</p><p><b>　　五、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 丁冬艷，基于單片機(jī)防盜電子密碼鎖設(shè)計(jì)[J],硅谷 2010年01期</p><p>　　[2] 邸彩蕓，史

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33、;<p>　　[8] 孫涵芳，Intel16位單片機(jī)[M ]，北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[9] AT89S52,8-bit MicrocontroUer With 8K Bytes Hash，http：//www.atmel.com.</p><p>　　[10] 趙曉安. MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用,天津：天津大學(xué)出版社，2001.3&

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