1、0基于单片机的电子密码锁设计摘 要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得尤为突出。在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用显得日趋重要。 本文从经济实用的角度出发，系统由 STC89C52 与低功耗 CMOS 型EPROM AT24C02 作为主控芯片与数据存储器单元，结合外围的键盘输入、LCD 显示、报警、开锁等电路模块。它能完成以下功能：正确输入密码前提下，开锁；错误输入密码情况下，报警；密码可以根据用户需要更改。用 C 语言编写的主控芯片控制程序与 EEPROM AT24C02 读写程序相结合，并用 Keil 软件进行编译，设计了一款可以多次更改密码，具
2、有报警功能的电子密码控制系统。本密码锁具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用，保密性强，灵活性高等特点，具有一定的推广价值。关键词：电子密码锁；报警；液晶显示1Design of Electric Password Lock Based on MCUAbstractAs peoples living standards improve, the question how to achieve home security has become particularly prominent. In science and technology is developing continuous
3、ly, electronic code lock as a security guards role is increasingly important. This article from the economical point of view, the system by the STC89C52 with low power CMOS based E PROM AT24C02 as the master chip and the data memory unit, combined with the external keyboard, LCD display, alarm, unlo
4、ck and other circuit modules. It performs the following functions: enter the password correctly under the premise of unlocking; wrong password case the alarm; password can be changed according to user needs. Master in C language control program and EEPROM AT24C02 chip to read and write process are c
5、ombined and compiled with the Keil software, designed a number you can change the password, the password with an electronic alarm control system. The lock has a reasonable design, simple, low cost, safe and practical, confidentiality, flexibility, and high, with some promotional value. Key Words：Ele
6、ctric Password lock;Alarm; LCD Display23目 录 引言 .1第 1 章 绪论 .21.1 电子密码锁的背景与研究意义 .21.2 电子密码锁的现状及发展趋势 .21.3 本章小结 .4第 2 章 系统整体方案设计 .52.1 设计目标 .52.2 主控部分的选择 .52.3 密码输入方式的选择 .52.4 本章小结 .6第 3 章 硬件系统设计 .73.1 系统芯片介绍 .73.1.1 单片机 STC89C52 功能介绍 .73.1.2 LCD1602 显示器介绍 .83.1.3 存储芯片 AT24C02 介绍 .93.1.4 I2C 总线介绍 .93.2
7、 硬件电路设计 .113.2.1 复位电路 .113.2.2 晶振电路 .123.2.3 存储电路 .123.2.4 键盘输入电路 .143.2.5 显示电路 .143.2.6 电源输入电路 .153.2.7 报警电路 .153.2.8 开锁电路 .163.3 本章小结 .17第 4 章 软件程序设计 .184.1 主程序流程图 .184.2 按键软件设计 .184.2.1 按键功能程序流程图 .184.2.2 按键功能子程序 .194.3 密码设置软件设计 .204.3.1 密码设置程序流程图 .204.3.2 密码设置子程序 .214.4 开锁软件设计 .214.4.1 开锁程序流程图 .
8、214.4.2 开锁功能子程序 .224.5 本章小结 .23第 5 章 系统仿真、调试及结论 .245.1 Proteus 软件简介 .245.2 进入 Proteus ISIS.245.3 工作界面 .2445.4 各模块的电路图及说明 .265.4.1 电子密码锁系统主模块 AT89C51 单片机 .265.4.2 电子密码锁系统的键盘模块 .275.4.3 电子密码锁系统的显示模块 .275.4.4 电子密码锁系统的晶振复位电路 .285.4.5 电子密码锁系统的掉电存储及报警电路 .285.4.6 电子密码锁系统的开锁电路 .285.4 本章小结 .29结论与展望 .30致 谢 .3
9、1参考文献 .32附录 A 密码锁电路原理图 .33附录 B 一篇引用的外文文献及其译文 .34附录 C 主要参考文献的题录及摘要 .40附录 D 主要 C 语言源程序 .425插图清单图 2- 1 系统整体设计框图 .5图 3- 1 STC89C52 引脚分布图 .7图 3- 2 AT24C02 引脚图 .9图 3- 3 开始结束信号图 .10图 3- 4 复位电路原理图 .12图 3- 5 晶振电路原理图 .12图 3- 6 掉电存储电路原理图 .13图 3- 7 键盘输入原理图 .14图 3- 8 显示电路原理图 .15图 3- 9 电源输入电路原理图 .15图 3- 10 报警电路原理
10、图 .16图 3- 11 密码锁开锁机构示意图 .16图 3- 12 开锁电路原理图 .17图 4- 1 主程序流程图 .18图 4- 2 按键功能流程图 .19图 4- 3 密码设置流程图 .20图 4- 4 开锁流程图 .22图 5- 1 Proteus 启动时的屏幕 .24图 5- 2 Proteus ISIS 的工作界面 .25图 5- 3 Proteus 运行按键 .25图 5- 4 Proteus 仿真图 .26图 5- 5 STC89C52 单片机引脚图 .26图 5- 6 键盘输入模块 .27图 5- 7 密码显示模块 .27图 5- 8 晶振及复位电路 .28图 5- 9 掉
11、电存储及报警电路 .28图 5- 10 开锁电路 .29表格清单表 3-1 LCD1602 引脚接口说明表 .8表 3-2 LCD1602 基本操作程序 .156引 言在当今社会，安全防盗已成为社会问题，而锁自古以来就是防盗的重要工具，目前国内大部分人使用的还是传统的机械锁，然而，眼下假冒伪劣的机械锁互开率非常之高，此外，即使是一把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。机械锁的这些弊端为一种新型的锁电子密码锁，提供了很大的发展空间。从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和取款机，由于人们对安全的重视和科技的
12、发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC 卡辨认）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、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接受程度，键盘式电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用也日趋重要。电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品，具有安全性高，使用方便等优点。电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制
13、机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。本次毕业论文主要分为两大模块，一是硬件系统电路部分，另一个是用 C语言编写的软件程序部分，基本能完成电子密码锁的开锁、修改密码、密码错误报警等主要功能，成本低，可靠性高，具有很好的市场应用价值。7第 1 章 绪论1.1 电子密码锁的背景与研究意义在当今社会，安全防盗已成为社会问题，而锁自古以来就是防盗的重要工具，目前国内大部分人使用的还是传统的机械锁，然而，眼下假冒伪劣的机械锁互开率非常之高，此
14、外，即使是一把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。机械锁的这些弊端为一种新型的锁电子密码锁，提供了很大的发展空间 1。本文从经济实用的角度出发，设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码控制系统，密码锁共 8 位密码，每位的取值范围为 18，用户可以自行设定和修改密码，每个密码按键都有声、光提示。用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才可以，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警十分钟，期间输入密码无效，以防窃贼多次试探密码。八位密码同时输入正确，锁才能打开。锁内有备用电池，只有内部上电复位时才能设置或修改密码，因此，仅在
15、门外按键是不能修改或设置密码的，因此保密性强、灵活性高。其特点如下：1) 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2) 密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。3) 误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。4) 无活动零件，不会磨损，寿命长。5) 使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。6) 电子密码锁操作简单易行，一学即会。1.2 电子密码锁的现状及发展趋势在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常
16、需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。在安全技术防范领域，随着单片机的问世，出现了带微处理器的密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化、科技化等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性。最早的锁，是主人为防他人开启而设的简单的机关，应用于门上最简单的锁就是门闩了。我国古代有石锁，并无钥匙，是以绳索或铁链束缚。商周时期出现了用钥匙才能开启的铜锁，铁锁，以钥匙的不同而匹配不同的锁。 随着科学技术的迅猛发展,机械锁也有了长足的发展。现代机械锁具已有了一百多年的历史，锁芯里加入了长短不一的弹子，要外线用相应齿形的钥匙来打开。以后，又发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、
17、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。我国锁的发展已绵延了数千年，中国锁具的发展，大体经历了初创期，发展期和繁荣期三个阶段。初创期为新石器时代到夏商时期。在我国母系社会后期（相当于公元前5000 年-公元前 2000 年） ，因为当时社会生产力的提高，人类开始拥有个人的私有（少量）财产。后来，随着私有制的发展，私人财富越来越多，为了保护8财产和生命的安全，人类开始了对锁具的探索。在最初，人类只是简单地把个人贵重财物用兽皮包起来外面用绳索牢牢捆缚，最后在开启处，打上特殊的紧紧捆死的绳
18、结，只能用一个叫“错” 的工具才能挑开。错，又叫 “肖”、 “起子”。它用兽牙或兽骨制成，形状像把镰刀状的钩子，实际上绳结就是最早的锁具， “肖”就是最早的钥匙，这就是我国锁具的雏形，一直从商代沿用到汉代。到了距今5000 年的仰韶文化时期，我们先民创造了装在木结构框架建筑上的木锁。这是世界上迄今为止最古老的锁具，可称得上是“世界第一锁” 。 2这种木锁一直在民间传承。发展期为春秋战国经秦汉、魏晋、南北朝，直到隋唐宋元时期。春秋时期进入铁器时代，考古证明，在这一时期人们大量的是使用铁锁、铜锁，还有银锁、鎏金锁等，其中有代表性的如西周的青铜锁、东汉的金属锁、唐代的虾尾银锁和宋代的方身锁等，都具有相当高的技术水平。繁荣期为明清时期特别是汉代的铁制三簧锁，在我国前后沿用了 1000 多年。各种材质的锁具同步发展，以铜锁、铁锁居多，工艺更加精巧，在开锁难度和外形制造上有很大的创新。现代锁具，它的机械化生产，摆脱了过去我们用手工操作的束缚。它不
