1、 摘 要用单片机控制密码锁是本设计的中心思想，通过实验，达到电子锁不仅能输入密码而且能验证判断并开锁的结果，当密码不正确时，会发出报警信息，提示操作人员再输入，而开锁这个动作也可演变成其他更复杂的机械运动，二极管指示开锁电平也可转换成LED 显示输入，输入部分的电路原理和键入数字是一样的，在发展推广时，可以改成键盘式输入。本实验在 AT89S51 的基础上，我们增加了报警系统，密码输入，控制开锁电平，显示系统等周边的辅助电路，使得单片机能够完成由软件控制到硬件控制的转化。从这个设计的过程中，参与者不仅挺高了自身的动手能力也丰富了单片机的知识，更为重要的是，它培养了发现问题，解决问题的能力。电子
2、密码锁也是当下颇具发展前途的一项新兴科技，安全性强，操作简洁，适用范围宽广。它正逐渐的被社会认可，走进千千万万的家庭中。关键词：单片机， 数字密码锁 ，AT89S51 芯片III目录摘 要 .II一 密码锁的基本 知识 .11.1 数字密码锁的定义 .11.2 数字密码锁的发展历程与用途 .1二 此次设计的内容 .22.1 本设计的意图 .22.2 设计方案 .22.3 流程图 .1三 主要元件资料 .13.1 控制芯片 AT89S51 .1四 数字密码锁的电控系统设计 .64.1 控制电路 .64.2 控制程序 .7五 设计心得 .1参考文献 .1致谢 .00一 密码锁的基本知识1.1 数字
3、密码锁的定义数字密码锁，是由智能控制的能够输入密码并进行密码验证的锁具。1.2 数字密码锁的发展历程与用途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。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活 中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其 安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本 低、功耗低、易操作等优点。 在安全技术防范领域， 具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统 的机械式密码
4、锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使 密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。 随着大规模集成电路 技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它 除具有电子密码锁的功能外， 还引入了智能化管理、 专家分析系统等功能， 从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。 随着人们对安全的重视和科技的发展，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
5、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收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流 【1】 。1二 此次设计的内容2.1 本设计的意图以 AT89S51 为中心，通过密码输入，密码验证，控制发光二极管亮灭。实验效果是可以扩展应用到多个方面的。2.2 设计方案本设计是把密码锁设为 3 位密码。每位密码的取值范围为可以设为 0-9，设置初始密码为 1（K2）,2(K3),3(K24)。只有按顺序依次按下 k2,k3,k4 才能开锁。它具有开锁，修改密码，报警等功能。这个密码锁虽然只设置了三位密码，但可以根据这个思路扩展为更多的密码位数。总的用了四个开关和三个发光二极管，三个
6、开关时密码键，一个开关时修改密码键。一个指示灯用来指示锁的开或不开。一个指示灯输入的密码正确与否。一个指示灯用来指示密码错误，报警。每输入一位正确密码则相应的发光二极管亮，密码全正确则开锁那个指示灯亮，代表开锁，若键入的密码不正确，则相应的指示灯闪烁，开锁指示灯熄灭，相当于报警。这时按按键无效。若用户想修改密码，在输入正确密码开锁后，按下修改密码键，并出现相应的指示灯闪烁，即可键入新的密码，在重新输入新密码开锁，开锁情况和前面一样。02.3 流程图错误正确三 主要元件资料3.1 控制芯片 AT89S51开始初始化键盘扫描判断是否有键按下设置新密码判断是什么键按下设置键比较密码 报警子程序开锁1
7、AT89S51 芯片AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，AT89S51 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。主要性能特点：1、4k Bytes Flash 片内程序存储器； 2、128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ； 3、32 个外
8、部双向输入/输出（I/O）口； 4、5 个中断优先级、2 层中断嵌套中断； 5、6 个中断源； 6、2 个 16 位可编程定时器/计数器； 7、2 个全双工串行通信口； 8、看门狗（WDT）电路； 9、片内振荡器和时钟电路； 10、与 MCS-51 兼容； 11、全静态工作：0Hz-33MHz； 12、三级程序存储器保密锁定； 13、可编程串行通道； 14、低功耗的闲置和掉电模式。 管脚说明2VCC：电源电压输入端。 GND：电源地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P 0 能 够 用
9、 于 外 部 程 序 数 据存 储 器 ， 它 可 以 被 定 义 为 数 据 /地 址 的 第 八 位 。 在 FIASH 编 程 时 ， P0 口 作为 原 码 输 入 口 ， 当 FIASH 进 行 校 验 时 ， P0 输 出 原 码 ， 此 时 P0 外 部 必 须 被拉 高 。 PDIP 封 装 的 AT89S51 管 脚 图P1 口 ： P1 口 是 一 个 内 部 提 供 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， P1 口 缓 冲 器 能接 收 输 出 4TTL 门 电 流 。 P1 口 管 脚 写 入 1 后 ， 被 内 部 上 拉 为 高 ， 可 用 作 输 入
10、，P1 口 被 外 部 下 拉 为 低 电 平 时 ， 将 输 出 电 流 ， 这 是 由 于 内 部 上 拉 的 缘 故 。 在FLASH 编 程 和 校 验 时 ， P1 口 作 为 第 八 位 地 址 接 收 。 P2 口 ： P2 口 为 一 个 内 部 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， P2 口 缓 冲 器 可接 收 ， 输 出 4 个 TTL 门 电 流 ， 当 P2 口 被 写 “1”时 ， 其 管 脚 被 内 部 上 拉 电阻 拉 高 ， 且 作 为 输 入 。 并 因 此 作 为 输 入 时 ， P2 口 的 管 脚 被 外 部 拉 低 ， 将 输出 电 流
11、 。 这 是 由 于 内 部 上 拉 的 缘 故 。 P2 口 当 用 于 外 部 程 序 存 储 器 或 16 位地 址 外 部 数 据 存 储 器 进 行 存 取 时 ， P2 口 输 出 地 址 的 高 八 位 。 在 给 出 地 址“1”时 ， 它 利 用 内 部 上 拉 优 势 ， 当 对 外 部 八 位 地 址 数 据 存 储 器 进 行 读 写 时 ，P2 口 输 出 其 特 殊 功 能 寄 存 器 的 内 容 。 P2 口 在 FLASH 编 程 和 校 验 时 接 收 高 八位 地 址 信 号 和 控 制 信 号 。 P3 口 ： P3 口 管 脚 是 8 个 带 内 部 上
12、 拉 电 阻 的 双 向 I/O 口 ， 可 接 收 输 出 4个 TTL 门 电 流 。 当 P3 口 写 入 “1”后 ， 它 们 被 内 部 上 拉 为 高 电 平 ， 并 用 作 输3入 。 作 为 输 入 ， 由 于 外 部 下 拉 为 低 电 平 ， P3 口 将 输 出 电 流 （ ILL） 这 是 由于 上 拉 的 缘 故 。 P3 口 除 了 作 为 普 通 I/O 口 ， 还 有 第 二 功 能 ： P3.0 RXD（ 串 行 输 入 口 ） P3.1 TXD（ 串 行 输 出 口 ） P3.2 /INT0（ 外 部 中 断 0） P3.3 /INT1（ 外 部 中 断 1
13、） P3.4 T0（ T0 定 时 器 的 外 部 计 数 输 入 ） P3.5 T1（ T1 定 时 器 的 外 部 计 数 输 入 ） P3.6 /WR（ 外 部 数 据 存 储 器 的 写 选 通 ） P3.7 /RD（ 外 部 数 据 存 储 器 的 读 选 通 ） P3 口 同 时 为 闪 烁 编 程 和 编 程 校 验 接 收 一 些 控 制 信 号 。 I/O 口 作 为 输 入 口 时 有 两 种 工 作 方 式 ， 即 所 谓 的 读 端 口 与 读 引 脚 。 读 端口 时 实 际 上 并 不 从 外 部 读 入 数 据 ， 而 是 把 端 口 锁 存 器 的 内 容 读
14、入 到 内 部 总 线 ，经 过 某 种 运 算 或 变 换 后 再 写 回 到 端 口 锁 存 器 。 只 有 读 端 口 时 才 真 正 地 把 外 部的 数 据 读 入 到 内 部 总 线 。 89C51 的 P0、 P1、 P2、 P3 口 作 为 输 入 时 都 是 准 双向 口 。 除 了 P1 口 外 P0、 P2、 P3 口 都 还 有 其 他 的 功 能 。 RST： 复 位 输 入 端 ， 高 电 平 有 效 。 当 振 荡 器 复 位 器 件 时 ， 要 保 持 RST 脚两 个 机 器 周 期 的 高 电 平 时 间 。 ALE/PROG： 地 址 锁 存 允 许 /编
15、 程 脉 冲 信 号 端 。 当 访 问 外 部 存 储 器 时 ， 地址 锁 存 允 许 的 输 出 电 平 用 于 锁 存 地 址 的 低 位 字 节 。 在 FLASH 编 程 期 间 ， 此引 脚 用 于 输 入 编 程 脉 冲 。 在 平 时 ， ALE 端 以 不 变 的 频 率 周 期 输 出 正 脉 冲 信 号 ，此 频 率 为 振 荡 器 频 率 的 1/6。 因 此 它 可 用 作 对 外 部 输 出 的 脉 冲 或 用 于 定 时 目的 。 然 而 要 注 意 的 是 ： 每 当 用 作 外 部 数 据 存 储 器 时 ， 将 跳 过 一 个 ALE 脉 冲 。如 想 禁
16、 止 ALE 的 输 出 可 在 SFR8EH 地 址 上 置 0。 此 时 ， ALE 只 有 在 执 行MOVX， MOVC 指 令 是 ALE 才 起 作 用 。 另 外 ， 该 引 脚 被 略 微 拉 高 。 如 果 微 处 理器 在 外 部 执 行 状 态 ALE 禁 止 ， 置 位 无 效 。 PSEN： 外 部 程 序 存 储 器 的 选 通 信 号 ， 低 电 平 有 效 。 在 由 外 部 程 序 存 储 器取 指 期 间 ， 每 个 机 器 周 期 两 次 /PSEN 有 效 。 但 在 访 问 外 部 数 据 存 储 器 时 ， 这两 次 有 效 的 /PSEN 信 号
17、将 不 出 现 。 4EA/VPP： 外 部 程 序 存 储 器 访 问 允 许 。 当 /EA 保 持 低 电 平 时 ， 则 在 此期 间 外 部 程 序 存 储 器 （ 0000H-FFFFH） ， 不 管 是 否 有 内 部 程 序 存 储 器 。 注 意加 密 方 式 1 时 ， /EA 将 内 部 锁 定 为 RESET； 当 /EA 端 保 持 高 电 平 时 ， 此 间 内部 程 序 存 储 器 。 在 FLASH 编 程 期 间 ， 此 引 脚 也 用 于 施 加 12V 编 程 电 源（ VPP） 。 XTAL1： 片 内 振 荡 器 反 相 放 大 器 和 时 钟 发 生
18、 器 的 输 入 端 。 XTAL2： 片 内 振 荡 器 反 相 放 大 器 的 输 出 端 。P0： P0 口 是 一 个 漏 极 开 路 的 8 位 双 向 I/O 口 。 在 访 问 片 外 存 储 器 时P0 分 时 提 供 低 8 位 地 址 线 和 8 位 双 向 数 据 线 。 当 不 接 片 外 存 储 器 或 不 扩 展I/O 口 时 ， P0 可 作 为 一 个 通 用 输 入 /输 出 口 。 P0 口 作 输 入 口 使 用 时 ， 应 先 向口 锁 存 器 写 “1”， P0 口 作 输 出 口 时 ， 需 接 上 拉 电 阻 。P1： P1 口 是 一 个 内 部
19、 提 供 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， 因 此 它 作 为 输出 口使用时，无需再外接上拉电阻，当作为输入口使用时，同样也需先向其锁存器写“1” 。P2：P2 口也是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，在访问片外存储器时，输出高 8 位地址。P3：P3 口除了一般的准双向通用 I/O 口外，还有第二功能。VCC：+5V 电源VSS：接地ALE：地址锁存器控制信号。在系统扩展时，ALE 用于控制把 P0 口输出的低 8 位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。此外，由于 ALE 是以晶振 1/6 的固定频率输出的正脉冲，因此，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。/PSEN：外部程序存储器读选通信号。在读外部 ROM 时，/PSEN 有效（低电平） ，以实现外部 ROM 单元的读操作。/EA：访问程序存储控制信号。当/EA 信号为低电平时，对 ROM 的读操作限定在外部程序存储器；当/EA 信号为高电平时，对 ROM 的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即
