基于單片機(jī)的電子密碼鎖畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會物質(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(xiǎn)柜等，由于裝修施工等人住時(shí)也要把原有

2、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(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)的許多

3、地方都要用到密碼鎖，隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)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</p><p>　　關(guān)鍵詞:單片機(jī)；密碼鎖；單片機(jī)設(shè)計(jì)，電子鎖。</p><p><b>　　Abstract</b></p&

4、gt;<p>　　With the increase of social material wealth and the improvement of people's living standards, security has become one of the most important problems of modern people. The lock has been guarding iron g

5、eneral, people high requirements on it, which requires the reliable anti-theft, but also easy to use, this is also the lock have long development theme. Traditional door locks should not only have a large number of keys,

6、 and fear of loss of keys. In addition, such as: hotels, office buildings, wareh</p><p>　　Many industry in many places to use password lock, along with the people living standard enhancement, how to realize

7、the family or company's theft has become a particularly prominent, the traditional mechanical lock because of its simple structure, prizing events it is often seen., furthermore, the common password lock password is

8、easy to be repeatedly tested and deciphered, so single chip microcomputer, considering the superiority, an electron cipher lock based on MCU emerge as the times requir</p><p>　　Design of the subject concepti

9、on plan: using AT89C2051as the core of the microcontroller control program; to prevent repeated trial and not be deciphered, which effectively overcomes many of the shortcomings existing in real life.</p><p>

10、;　　Key words: single chip microcomputer; password lock; single-chip design, electronic lock.</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 緒論...............................................</p>

11、<p>　　1.1 引 言...........................................</p><p>　　1.2 電子密碼鎖的背景.................................</p><p>　　1.3電子密碼鎖的特點(diǎn)..................................</p><p>

12、;　　1.4方案論證與比較....................................</p><p>　　2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)....................................</p><p>　　2.1系統(tǒng)總設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖.................................</p><p>　　2.2鍵盤電路設(shè)計(jì).....

13、............................</p><p>　　2.3LED顯示電路...................................</p><p>　　2.4 開鎖電路...................................</p><p>　　2.5報(bào)警電路............................

14、.......</p><p>　　3軟件設(shè)計(jì)................................</p><p>　　3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思............................... </p><p>　　3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖................................</p><p&

15、gt;　　4.程序設(shè)計(jì)................................</p><p>　　4.1主程序流程圖................................</p><p>　　4.2鍵盤掃描子程序模塊................................</p><p>　　4.3數(shù)字處理程序模塊............

16、......................</p><p>　　4.4開鎖程序................................</p><p>　　4.5 密碼設(shè)置程序................................</p><p>　　5.設(shè)計(jì)總................................</p>

17、<p>　　6.致謝................................</p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 引 言</b></p><p>　　在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個人資料的保存多以加鎖的

18、辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙, 使用極不方便, 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，克服了機(jī)械式密碼

19、鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應(yīng)用日益廣泛。</p><p>　　隨著人們對安全的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖（指紋識別、IC卡辨認(rèn)）已在國內(nèi)外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對

20、特定的指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門等。而且指紋識識別器若在公共場所使用存在容易</p><p>　　機(jī)械損壞，IC卡還存在容易丟失、損壞等特點(diǎn)。加上其成本較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術(shù)水平與市場的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。</p><p>　　基于以上思路，本次設(shè)計(jì)使用ATMEL公司的AT 89C51實(shí)現(xiàn)一基于單片機(jī)的電子密碼

21、鎖的設(shè)計(jì)，其主要具有如下功能：</p><p>　?。?） 設(shè)置6位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開。</p><p>　　（2）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位密碼），鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時(shí)候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。</p><p>　?。?）報(bào)警、鎖定鍵盤功能。密碼輸入錯誤數(shù)碼顯示器會

22、出現(xiàn)錯誤提示，若密碼輸入錯誤次數(shù)超過3次，蜂鳴器報(bào)警并且鎖定鍵盤。</p><p>　　電子密碼鎖的設(shè)計(jì)主要由三部分組成：4×4矩陣鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。另外系統(tǒng)還有LED提示燈，報(bào)警蜂鳴器等。</p><p>　　密碼鎖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、清楚、更改、開鎖等功能：</p><p>　?。?）密碼輸入功能：按下一個數(shù)

23、字鍵，一個“－”就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時(shí)將先前輸入的所有“－”向左移動一位。</p><p>　?。?）密碼清除功能：當(dāng)按下清除鍵時(shí)，清除前面輸入的所有值，并清除所有顯示。</p><p>　?。?）密碼更改功能：將輸入的值作為新的密碼。</p><p>　?。?）開鎖功能：當(dāng)按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進(jìn)行檢查核對，如果正確鎖打開，否則不打開。</p&

24、gt;<p>　　1.2 電子密碼鎖的背景</p><p>　　數(shù)字密碼鎖隨著電子工業(yè)的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)深入到了人們生活的各個層面， 而且各種各樣的電子產(chǎn)品也正在日新月異地向著高精尖技術(shù)發(fā)展。由于電子產(chǎn)品 的功能不斷增加，使用也越來越方便，有些產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢?缺少的必備物品。發(fā)展歷史悠久的機(jī)械式門鎖，因其功能單一，安全性能較差等 缺點(diǎn)，必將被新一代的電子門鎖所代替。新穎的多功

25、能電子門鎖，集電子門鎖、 防盜報(bào)警器，門鈴等功能于一身，而且還具有定時(shí)器呼喚，斷電自動報(bào)知，顯示 屋內(nèi)有無人和自動留言等諸多附加功能。在未來的生活中，數(shù)字密碼鎖必將在學(xué) 領(lǐng)域再創(chuàng)新的成績，將給我們的生活帶來更大的便利，前景不可估量。</p><p>　　1.3電子密碼鎖的特點(diǎn)</p><p>　　本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤、LED顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超時(shí)報(bào)警、超次鎖定、管

26、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功能外，還具有掉電存儲、聲光提示等功能，依據(jù)實(shí)際的情況還可以添加遙控功能。本系統(tǒng)成本低廉，功能實(shí)用。</p><p><b>　　1.4 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)定好的密碼，采用二個按鍵實(shí)現(xiàn)密碼的輸入功能，當(dāng)密碼輸入正確之后，鎖就打開，如果輸入的三次的密碼不正確，就鎖定按鍵3秒鐘，同時(shí)發(fā)現(xiàn)

27、報(bào)警聲，直到?jīng)]有按鍵按下3種后，才打開按鍵鎖定功能；否則在3秒鐘內(nèi)仍有按鍵按下，就重新鎖定按鍵3秒時(shí)間并報(bào)警。</p><p>　　1.5．程序設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　?。?）．密碼的設(shè)定，在此程序中密碼是固定在程序存儲器ROM中，假設(shè)預(yù)設(shè)的密碼為“12345”共5位密碼。</p><p>　?。?）．密碼的輸入問題：由于采用兩個按鍵來完成密碼的輸入，那

28、么其中一個按鍵為功能鍵，另一個按鍵為數(shù)字鍵。在輸入過程中，首先輸入密碼的長度，接著根據(jù)密碼的長度輸入密碼的位數(shù)，直到所有長度的密碼都已經(jīng)輸入完畢；或者輸入確認(rèn)功能鍵之后，才能完成密碼的輸入過程。進(jìn)入密碼的判斷比較處理狀態(tài)并給出相應(yīng)的處理過程。</p><p>　　（3）．按鍵禁止功能：初始化時(shí)，是允許按鍵輸入密碼，當(dāng)有按鍵按下并開始進(jìn)入按鍵識別狀態(tài)時(shí)，按鍵禁止功能被激活，但啟動的狀態(tài)在3次密碼輸入不正確的情況下

29、發(fā)生的。</p><p><b>　　2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)總設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2-1系統(tǒng)總設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)由主控芯片51單片機(jī)，單片機(jī)時(shí)鐘電路，鍵盤，和開鎖電路組成。單片負(fù)責(zé)控制整個系統(tǒng)的執(zhí)行過程。</p><p><

30、;b>　　2.2鍵盤電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　使用矩陣鍵盤，所以本設(shè)計(jì)就采用行列式鍵盤，同時(shí)也能減少鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占用的I/O線的數(shù)目，在按鍵比較多的時(shí)候，通常采用這樣方法。其原理如圖3.1</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　圖2.2 矩陣鍵盤</b>&

31、lt;/p><p>　　每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要N條行線和M條列線，即可組成具有N×M個按鍵的鍵盤。</p><p>　　在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無按鍵按下的程序段。</p><p>　　當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識別哪一

32、個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。</p><p>　　對照圖2.2所示的4×4鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)個工作原理。</p><p>　　首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機(jī)I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，

33、總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。</p><p>　　判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個鍵。</p><p>　　具體的功能設(shè)計(jì)如表2.3：</p><p&

34、gt;<b>　　表2.3 按鍵功能</b></p><p>　　2.3LED顯示電路</p><p>　　多位LED顯示時(shí)，常將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個8位I／O口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由另一個8位I／O口控制；也可采用并行擴(kuò)展口構(gòu)成顯示電路，通常，需要擴(kuò)展器件管腳的較多，價(jià)格較高。本文將介紹一種利用單片機(jī)的一個并行I／O口實(shí)現(xiàn)多個LED顯示的簡單方

35、法，圖1所示是該電路的硬件原理圖。其中，74LS138是3線－8線譯碼器，74LS164是8位并行輸出門控串行輸入移位寄存器，LED采用L05F型共陰極數(shù)碼管?！　?lt;/p><p>　　顯示時(shí)，其顯示數(shù)據(jù)以串行方式從89C52的P12口輸出送往移位寄存器74LS164的A、B端，然后將變成的并行數(shù)據(jù)從輸出端Q0～Q7輸出，以控制開關(guān)管WT1～WT8的集電極，然后再將輸出的LED段選碼同時(shí)送往數(shù)碼管LED1～LE

36、D8。位選碼由89C52的P14～P16口輸出并經(jīng)譯碼器74LS138送往開關(guān)管Y1～Y8的基極，以對數(shù)碼管LED1～LED8進(jìn)行位選控制，這樣，8個數(shù)碼管便以100ms的時(shí)間間隔輪流顯示。由于人眼的殘留效應(yīng)，這8個數(shù)碼管看上去幾乎是同時(shí)顯示。</p><p><b>　　2.4 開鎖電路</b></p><p>　　2.5報(bào)警電子密碼鎖電路</p>&

37、lt;p><b>　　3.軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路</p><p>　　一個應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會變得很簡單，

38、如數(shù)字濾波，信號處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與C51系列單片機(jī)相對應(yīng)的51匯編語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。</p><p>　　程序設(shè)計(jì)語言有三種：機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。機(jī)器語言是機(jī)器唯一能“懂”的語言，用匯編語言或高級語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機(jī)器語言的程序（成為目標(biāo)程序），計(jì)算機(jī)才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。</p><p>

39、;　　高級語言是面向問題和計(jì)算過程的語言，它可通過于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶編程時(shí)不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強(qiáng)，常常一個語句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機(jī)微控制系統(tǒng)，使用匯編語言可以不用像高級語言那樣占用較多的存儲空間，適合于存儲容量較小的系統(tǒng)。</p><

40、;p>　　3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　圖3.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.結(jié)構(gòu)圖程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1主程序流程圖</b></p><p>　　主程序主要完成初始化、設(shè)置中斷向量、檢查有無按鍵按下、以及調(diào)用顯示等等。主程序的流

41、程圖如下所示。</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　4.2單片機(jī)密碼鎖程序</p><p>　　30H--35H    顯示緩沖區(qū)     </p><p>　　41H--45H    輸入暫存區(qū)<

42、/p><p>　　50H--55H    原始密碼存儲單元</p><p>　　36H     臨時(shí)單元，存儲位碼內(nèi)容</p><p>　　37H、39H     在按鍵子程序中用于內(nèi)外循環(huán)計(jì)數(shù) </p><p>　　38H&#

43、160;    按鍵子程序存放查表后得到的編碼</p><p>　　3AH     臨時(shí)單元，存放逐行開的編碼   </p><p>　　3BH     密碼錯誤次數(shù)計(jì)數(shù)器</p><p>　　40H  &#

44、160; 在按鍵子程序中存放鍵盤的值               </p><p>　　R0    在顯示子程序中作顯示緩沖區(qū)的指針</p><p>　　R2    數(shù)字鍵輸入次數(shù)計(jì)

45、數(shù)器 </p><p>　　4.3電子密碼鎖的任務(wù)要求</p><p>　　密碼鎖功能：數(shù)碼管初始顯示6個橫線，設(shè)置原始密碼為123456。輸入原始密碼。密碼錯誤，錯誤指示燈亮，輸入3次錯誤，報(bào)警指示燈亮，定時(shí)10秒，10秒內(nèi)任何按鍵都不起作用。密碼正確，鎖開，處于開門狀態(tài)，此時(shí)設(shè)置鍵有效，數(shù)字鍵輸入無效，關(guān)門鍵也有效。</p><p>　　若要修改密碼，

46、只能在開門狀態(tài)，設(shè)置鍵按下，輸入一次舊密碼。若舊密碼輸入錯誤，此時(shí)舊密碼輸入錯誤次數(shù)加上開鎖密碼錯誤次數(shù)等于3次，報(bào)警定時(shí)，10秒后恢復(fù)鎖關(guān)狀態(tài)，鎖的密碼為新設(shè)置的密碼若未設(shè)置新密碼，則為舊密碼。舊密碼正確后才可輸入新密碼，新密碼輸入后按下確定鍵，退出設(shè)置狀態(tài)，返回到開門狀態(tài)。確定鍵在輸入6個數(shù)以后才有效，退格鍵在有數(shù)字時(shí)才有效。</p><p>　　0-9號按鍵作為數(shù)字鍵，最多輸入六次；</p>

47、<p>　　10號-退格鍵； 11號-確定鍵； 12號-設(shè)置鍵；</p><p>　　13號-關(guān)門鍵； 14號-退出設(shè)置狀態(tài)鍵。</p><p><b>　　4.4開鎖程序</b></p><p>　　圖4.4開鎖程序流程圖</p><p>　　OPEN:

48、 MOV A,47H</p><p>　　CJNE A,#06H JCHECK</p><p>　　LJMP CMP</p><p>　　JHECK: LCALL DISPLAY</p><p>　　LJMP CHKEY</p><

49、;p>　　CMP: MOV R0,#35H</p><p>　　MOV R2#6</p><p>　　MOV R1,#45H</p><p>　　C1: MOV A,@R1</p><p>　　XRL A,@R0</p&g

50、t;<p>　　JNZ C3</p><p>　　DEC R1</p><p>　　DEC R0</p><p>　　DJNZ R2,C1</p><p>　　MOV R5,#7</p><p>　　4.5 密碼設(shè)置程序<

51、/p><p>　　圖4.5密碼設(shè)置程序流程圖</p><p>　　EPASS: MOV A,47H</p><p>　　CJNE A,#06H ERR</p><p>　　LCALL WRITE</p><p>　　SETB P1.7</p>&