基于AT89C51单片机密码锁设计

I摘要本毕业设计介绍了基于单片机电子密码锁的设计，该设计硬件主要由AT89C51最小系统、矩阵电路、LCD显示电路、电源电路和报警电路等几部分组成。软件主要由C语言编程。该密码锁由单片机技术，通过矩阵电路设置、修改密码、保护密码，并由LCD显示密码输入，从而实现对密码的设置、保护。关键词：AT89C51单片机；密码；报警；LCDIIAbstractThegraduationdesignintroducedelectroniclocksbasedonsinglechipdesign,thisdesignhardwaremainlybyAT89C51minimumsystem,thematrixcircuit,LCDdisplaycircuit,thepowersupplycircuitandalarmcircuittowaitforafewparts.SoftwareismainlybytheCprogramminglanguage.Thiscombinationlockbysinglechipmicrocomputer,setupbythematrixcircuit,cipheramendingandpasswordprotection,andtheLCDdisplaypasswordinput,soastoachievethepasswordset,protectionKeywords:at89c51SCM；Password；Alarm；LCD目录1绪论.............................................................11.1密码锁的背景及意义..............................................11.2电子密码锁的发展趋势...........................................11.3设计方案的确定..................................................21.3.1系统的内容及具体要求..........................................21.3.2总体方案的选定................................................22系统组成与原理图..................................................32.1系统的组成......................................................32.2系统工作原理....................................................43系统硬件设计......................................................53.1AT89C51的简介...................................................53.1.1主要参数......................................................53.1.2引脚功能说明..................................................63.1.3单片机最小系统................................................83.1.3.1晶振时钟电路................................................83.1.3.2复位电路的..................................................93.2液晶显示器LCD的简介...........................................103.3电源电路的.....................................................113.4矩阵键盘.......................................................123.5LCD显示电路....................................................133.6报警电路的.....................................................144系统软件设计.....................................................154.1软件设计的方框图...............................................154.2系统程序.......................................................165总结与展望.......................................................26参考文献...........................................................27附录...............................................................28附录一.............................................................28附录二.............................................................29致谢...............................................................3011绪论1.1密码锁的背景及意义伴随着现在电子技术和科学技术的快速发展，随着单片机性能不断完善，性能价格比也随着显著提高，技术日趋完善。由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因此在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。本设计利用单片机及附加电子元器件实现数据采集和控制算法，来完成某一实际功能，检验并提高大学生对整体电路设计和把握能力，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。随着科技水平的提高和人们安全意识的加强，对安全和个人的隐私的要求也就越来越高。机械锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。伴随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。由于电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。1.2电子密码锁的发展趋势现在，电子密码锁使用于各个领域，尤其在国民建设，和军事领域具有突出贡献。现在的密码锁内的信息包括了数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等，对电子锁的要求也越来越高。电子技术必是各国发展的优先技术。21.3设计方案的确定1.3.1系统的内容及具体要求（1）共设置8位密码，每位密码值范围0-9；（2）用户可以自行设定和修改密码；（3）按每个密码键时都有声音提示；（4）开锁密码连续错3次需报警30S，报警期间输入密码无效，以防止窃贼多次试探密码。1.3.2课题方案的选定方案一：采用数字电路控制采用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3秒（一般情况下，用户不会超过3秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警60秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘2分钟，防止他人的非法操作。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。故不采用。方案二：采用一种是用以AT89C51为核心的单片机控制方案选用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，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，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接LCD1602显示器用于显示作用，外接蜂鸣器用于输错三次密码报警，发光二级管用于提示作用。因为此方案灵活多变，灵活性好，内容丰富且保密性强、还具有扩展功能。因此选择者方案。32系统的组成及原理图2.1系统的组成如图1所示系统框图：主要由电源电路、矩阵电路、单片机最小系统、报警电路、显示电路等几部分组成。其中矩阵电路用于输入数字的密码和进行各种功能的实现。可以通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警。LCD则是显示密码的输入进程的，输入正确则会显示开锁成功，同时发光二级管灯亮。电源电路提供电压电流保证。从而使系统电路顺利工作。图1系统原理方框图42.2系统工作原理如图2所示电路原理图，是以单片机为主要控制中心，外部连接LCD1602，矩阵键盘电路，电源电路，报警电路，复位电路等。其中P3.0——P3.7口接矩阵键盘电路，XTAL1和XTAl2接晶振电路，P2.0口接报警电路，P0口接LCD显示电路，RST接复位电路。每个电路都是由单片机控制，从而实现系统的功能。图2电路原理图53系统硬件设计3.1AT89C51单片机系统At89c51是美国公司atmel在1944年以EEPROM技术与Inter公司的80C51内核的使用权进行交换，然后将flash技术与80C51内核相结合，形成了片内带有flash存储器的AT89C51系列的单片机。AT89C51单片机继承了原来单片机的原有功能，而且完全兼容。并且在此基础上增加了一些新的功能，如看门狗定时器WDT、ISP（在系统编程也叫在线编程）及SPI串行接口技术等。片内flash存储器允许在线（+5）电擦除。电写入或使用编程器对其重复编程。此外AT89C51系列单片机的还有具有功耗小，价格低廉，在线的EEPROM可以实现在线编程且可以重复编程，因此受到很多单片机爱好者欢迎。3.1.1主要参数(1)与MCS-51兼容(2)4K字节可编程闪烁存储器(3)寿命:1000写/擦循环(4)数据保留时间：10年(5)全静态工作：0Hz-24Hz(6)三级程序存储器锁定(7)128*8位内部RAM(8)32可编程I/O线(9)两个16位定时器/计数器(10)5个中断源(11)可编程串行通道(12)低功耗的闲置和掉电模式(13)片内振荡器和时钟电路63.1.2引脚功能说明单片机引脚如图3所示图3单片机各引脚图40个引脚按其功能科分为三类：（1）电源及时钟引脚--------Vcc、GND；XTAL1、XTAL2。（2）控制引脚-------/PSEN、ALE//PROG、/EA/Vpp、RST（3）I/O口引脚---------P0、P1、P2、P3、为四个8为位I/O口的外部引脚下面结合图2一一介绍各引脚的功能(1)电源引脚（1）Vcc(40)脚：接+5V电源（2）GND（20）：接地(2)时钟引脚（1）XTAL1（19）:片内振荡器反相放大器和时钟发生器