1、 毕业设计用纸共 24 页 第 1 页中文摘要 随着科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统机械锁由于构造简单，被撬事件屡见不鲜；电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。 本设计以单片机 AT89C51 作为密码锁监控装置的检测和控制核心，分为主机控制和从机执行机构（本设重点介绍主机设计） ，实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。根据 51 单片机之间的串行通信原理，这便于对密码信息的随机加密和保护。而且采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势。采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的
2、控制，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测试结果表明，本系统各项功能已达到本设计的所有要求。关键词:单片机；密码锁；单片机设计，电子锁毕业设计用纸共 24 页 第 2 页Abstract Along with the exaltation of social science and the living level of people, how carry out the family to guard against thef
3、t, this problem also change particularly outstanding.Because of the simple construct of traditional machine lock,the affairs of theft is hackneyed.the electronics lock is safer because of its confidentiality, using the vivid good, the safe coefficient is high, being subjected to the large customer c
4、lose. It can carry out the key information to register in the main on board initial attestation, the password information encrypt etc. Go to correspond by letter the principle according to the string between 51 machines, this is easy to encrypt and protect to the passwords information random. Adopt
5、the numerical signal codes,not only can carry out many controls of the road information, raise the anti-interference that signal deliver, reduce the mistake action,but also the power consume is low， Respond quickly,the efficiency deliver is high, work stable credibility etc. The software design adop
6、tion the design thought from top to bottom, to make the system toward wear distribute type,turn to the direction developmentof small, strengthen the system and can expand the stability and circulate.Test the result enunciation, various functions of this system are already all request of this design.
7、 keyword：singlechip;cryptogram lock;singlechip design; electronics lock.毕业设计用纸共 24 页 第 3 页目录中文摘要 .1Abstract .2目录 .3第一章 引言 .4第二章 方案比较与论证 .5第三章 系统模块电路的设计 .73.1 系统总框图 .73.2 系统的模块电路设计 .73.2.1 单片机最小系统模块 .73.2.2 时钟电路模块 .83.2.3 键盘模块 .103.2.4 显示模块 .123.2.5 电源模块 .133.2.6 温度检测电路设计 .153.2. 7 开锁电路与报警电路设计 .16第四章
8、 系统的软件设计 .184.1 软件设计思路 .184.2 系统主流程图 .19第五章 系统调试 .21结束语 .22参考文献 .23致谢 .24附录 .1毕业设计用纸共 24 页 第 4 页第一章 引言目前，最常用的锁是 20 世纪 50 年代意大利人设计的机械锁，其机构简单、使用方便、价格便宜。但在使用中暴露了很多缺点：一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。据统计，每 4000 把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，故安全性低。二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。三是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏。四是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所
9、使用。由于人们对锁的安全性，方便性等性能有更高的要求，许多智能锁也相继问世，但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡，但能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间，其成本一般较高，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，机械锁的这些弊端为一种新型的锁-电子密码锁，提供了发展的空间。随着人们对安全的重视和科技的发展，许
10、多电子智能锁已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC 卡还存在容易丢失、损坏等特点。加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的欢迎。鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。毕业设计用纸共 24 页 第 5 页第二章 方案比较与论证方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图 2.1 所示。图 2.1 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以 74LS112 双
11、 JK 触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了 9 个用户输入键，其中只有 6 个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；若电路连续报警三次，电路将锁定键盘 10 秒，防止他人的非法操作。电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置 UPS 电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。方案二：以 AT89C51 为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的 IO 端口，及其
12、控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加温度显示、时间显示甚至添加遥控控制功能。通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案。毕业设计用纸共 24 页 第 6 页第三章 系统模块电路的设计3.1 系统总框图图 3.1 系统总框3.2 系统的模块电路设计3.2.1 单片机最小系统模块AT89C51 是一种低功耗，高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完
13、全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和系统可编程 Flash,使得 AT89SC51 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活，超有效地解决方案。AT89C51 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的 AT89C51 是一种高效微控制器， AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提
14、供了一种灵活性高且价廉的方案。单片机密码输入电路密码检测电路显示电路温度传感器开锁电路时钟电路数据锁存电路报警电路毕业设计用纸共 24 页 第 7 页图 3.2 AT89C51 管脚图3.2.2 时钟电路模块采用专用时钟芯片 DS1302，该芯片性能简介如下：DS1302 的结构及工作原理 ：DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V5.5V 。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。DS1302 内部
15、有一个 318 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。DS1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 (1) 引脚功能及结构 图 1 示出 DS1302 的引脚排列,其中 Vcc1 为后备电源，VCC2 为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。当 Vcc2 大于Vcc10.2V 时，Vcc2 给 DS1302 供电。当 Vcc2 小于 Vcc1 时，DS1302 由 Vcc1 供电。X1 和 X2 是振荡源，外接
16、32.768kHz 晶振。RST 是复位/片选线，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST 输入有两种功能：首先，RST 接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当 RST 为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302 进行操作。如果在传送过程中 RST 置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在 Vcc2.5V 之前，RST 必须保持低电平。只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平。I/O 为串行数据输入输出端(双向) ，后面有详细说明。SCLK 始终是输
17、入端。 毕业设计用纸共 24 页 第 8 页图 3.3 DS1302 的管脚图（2） DS1302 的控制字节 DS1302 的控制字如图所示。控制字节的最高有效位(位 7)必须是逻辑 1，如果它为 0，则不能把数据写入 DS1302 中，位 6 如果为 0，则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取 RAM 数据;位 5至位 1 指示操作单元的地址; 最低有效位(位 0)如为 0 表示要进行写操作，为 1 表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。 图 3.4 DS1302 的控制字节（3） 数据输入输出(I/O) 在控制指令字输入后的下一个 SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入 DS13
18、02，数据输入从低位即位 0 开始。同样，在紧跟 8 位的控制指令字后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿读出 DS1302 的数据，读出数据时从低位 0 位到高位 7。 （4） DS1302 的寄存器 DS1302 有 12 个寄存器，其中有 7 个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 BCD 码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表。 3.5 日历,时间寄存器及其控制字此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与 RAM 相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。 DS1302 与RAM 相关的寄存器分为两类：一类是单个
19、RAM 单元，共 31 个，每个单元组态为一个 8 位的字节，其命令控制字为 C0HFDH ，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性读写所有的 RAM 的 31 个字节，命令控制字为 FEH(写)、FFH( 读)。 （5） DS1302 与单片机连接如图所示：毕业设计用纸共 24 页 第 9 页VCC3.3VP3.7P3.6P3.11N4007150VCC1I/OSCLKRSTVCC2X1X2GNDDS1302图 3.6 DS1302 与单片机连接图3.2.3 键盘模块使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用
20、的I/O 线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样的方法。其原理如图所示:毕业设计用纸共 24 页 第 10 页图 3.7 矩阵键盘每条水平(行线)与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需 N 条行线和 M 条列线，即可组成具有 N*M 个按键的键盘。在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描法；另一种是速度较快的线反转法。对照 3.7 所示的 4*4 键盘，说明线反转个工作原理。首先辨别键盘中有无按键按下，由单片机 I/O 口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向列线输出全扫描字 00H，把全部列线置为低电平，然后将行线的电平状态读入累加器 A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为 1。判断哪个键被按下：将 P1.0P1.3 都置低，检测 P1.4P1.7 是否有低的，若有，则证明有键按下，记下低的端口。然后，将 P1.4P1.7 置低，检测 P1.0P1.3 是否有低的端口，如有，则证明端口与上次的一个为地的端口交叉位置的键被按下。
