单片机电子密码锁论文

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第三章 硬件电路设计
3.1 键盘电路设计
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 所占用的 I/O 线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。其原理如图 3.1
。 图 3.1 矩阵键盘
每一条水平（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要 N 条行线和 M 条列线，即可组成具有 N×M 个按键的键 盘。
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 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。
本文所涉及的是市场占有率最高的是 MCS—51 系列，因为世界上很多知名的 IC 生 产厂家都生产 51 兼容的芯片。到目前为止，MCS—51 单片机已有数百个品种，还在不断 推出功能更强的新产品。
本设计是基于单片机的密码锁设计方案，根据要求，给出了该单片机密码锁的硬件 电路和软件程序，同时给出了单片机型号的选择、硬件设计、软件流程图、单片机存储 单元的分配、汇编语言源程序及详细注释等内容。
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：采用一种是用以 AT89S51 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，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添
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第二章 系统总体方案设计
方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图 1－1 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 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 4 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；如果用户输入密码的时间超过 40 秒（一般情况下，用户不会超 过 40 秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警 80 秒，若电路连续报警三次，电 路将锁定键盘 5 分钟，防止他人的非法操作。
3.1 键盘电路设计.....................................................................................4 3.2LED 显示电路........................................................................................5 3.3 开锁电路.............................................................................................7 3.4 报警电路..............................................................................................7 第四章 软件设计......................................................................................... 9 4.1 软件设计思路......................................................................................9 4.2 各子程序设计.....................................................................................9 第五章 系统调试....................................................................................... 14 第六章 心得体会....................................................................................... 15 第七章 参考文献....................................................................................... 16 附 录......................................................................................................17 附录一：源程序清单...............................................................................17 附录二：硬件原理图...............................................................................23
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三门峡职业技术学院毕业设计（论文） 加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理如图 1－2 所示。
矩阵 键盘 控制
AT24C02 掉电存储
89S51 单片机
输入错误锁定键盘 延时报警控制电路
开锁控制电路
串口显示电路
指示电路
图 2－2 单片机控制方案
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。
基于以上思路，本次设计使用 ATMEL 公司的 AT89C51 实现一基于单片机的电子密 码锁的设计，其主要具有如下功能：
（1）密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。 （2）报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输 入错误次数超过 3 次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。 电子密码锁的设计主要由三部分组成：4×4 矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电 路、输出八段显示电路。另外系统还有 LED 提示灯，报警蜂鸣器等。 密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能： （1）密码输入功能：按下一个数字键，一个“－”就显示在最右边的数码管上，
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查询法；另一种是速度较快的线反转法。
对照图 3.1 所示的 4×4 键盘，说明线反转个工作原理。
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单 片 机 电 子 锁
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目录
摘要................................................................................................................2 第一章 概 述............................................................................................. 1 第二章 系统总体方案设计......................................................................... 2 第三章 硬件电路设计............................................................................... 4
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三门峡职业技术学院毕业设计（论文） 同时将先前输入的所有“－”向左移动一位。
（2）密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。 （3）开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打 开，否则不打开。 主要的设计实施过程：首先，选用 ATMEL 公司的单片机 AT89C51，以及选购其他电 子元器件。第二步，使用 DXP 2004 设计硬件电路原理图，并设计 PCB 图完成人工布线 （后因 PCB 板损坏决定采用万能板焊接的方法）。第三步，使用 Keil uVision3 软件 编写单片机的 C 语言程序、仿真、软件调试。第四部，使用 PROTEUS 软件进行模拟软、 硬件调试。最后，联合软、硬件调试电路板，完成本次毕业设计。
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摘要
摘要：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。
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首先辨别键盘中有无键按下，有单片机 I/O 口向键盘送全扫描字，然后读入行线状
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态来判断。方法是：向行线输出全扫描字 00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的
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
本方案采用一种是用以 89S51 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 I/O 端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。
初步设计思路如下： 输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键。 LED 数码管显示输入密码，用 74JS247 驱动数码管发光显示数码，用 74LS138 控制 各位显示器分时进行显示。 用发光二极管代替开锁的电路，发光表示开锁。 输入密码错误次数超过 3 次，系统报警。 打开电源后，显示器显示“000000”，设原始密码为“123456”，只要输入此密码便 了开门。这样可预防停电后再来电时无密码可用。 按“C”键，清除显示器为“000000”。 欲重新设定密码，先输入密码在案“*”。 输入密码，再按“D”键。若密码与设定密码相同，则开门。否则显示器清为“000000”。 软件的设计主要包括键盘键值的读取，LED 显示程序，密码比较程序和报警程序。
关键词：4×4 矩阵键盘；AT89C51；密码锁；密码二次确认
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第一章 概 述
随着科技的发展，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术发展 史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和 嵌入式计算机系统两大分支。单片机单芯片的微小体积和低的成本，可广泛地嵌入到如 玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、 金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能 化工具。