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基于单片机的密码锁.rar

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    编号:20181030002153119    类型:共享资源    大小:1.14MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    基于 单片机 密码锁
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    科 技 学 院 2011 届 本 科 毕 业 论 文基 于 单 片 机 的 密 码 锁专 业 : 电 子 信 息 科 学 与 技 术指 导 教 师 : 王 锦 荣 学 生 姓 名 : 汤 美 芬 学 生 学 号 : 072004110450 中 国 ﹒ 贵 州 ﹒ 贵 阳2011 年 5 月贵 州 大 学 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 第 I 页I目 录摘 要 .........................................................IIIAbstract .......................................................IV第 一 章 引 言 ..................................................11.1 选 题 背 景 ..............................................11.2 电 子 密 码 控 制 简 介 ......................................11.3 电 子 密 码 控 制 的 发 展 趋 势 ................................11.4 本 设 计 所 要 实 现 的 目 标 ..................................2第 二 章 设 计 方 案 的 选 择 .........................................32.1 方 案 一 : 采 用 数 字 电 路 控 制 ..............................32.2 方 案 二 : 采 用 采 用 单 片 机 为 核 心 的 控 制 方 案 ................3第 三 章 主 要 元 器 件 介 绍 .........................................43.1 主 控 芯 片 ATC8951.......................................43.2 LCD1602 显 示 器 .........................................73.3 晶 体 振 荡 器 ............................................73.4 I2C 总 线 说 明 ...........................................8第 四 章 系 统 硬 件 设 计 ..........................................124.1 硬 件 设 计 原 理 .........................................124.2 硬 件 电 路 图 ...........................................144.3 电 源 输 入 部 分 .........................................144.4 键 盘 输 入 部 分 .........................................144.5 复 位 部 分 .............................................154.6 晶 振 部 分 .............................................15第 五 章 系 统 软 件 设 计 ..........................................175.1 软 件 设 计 .............................................175.2 主 程 序 流 程 图 .........................................175.3 存 储 单 元 的 分 配 .......................................18参 考 文 献 ......................................................19贵 州 大 学 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 第 II 页附 录 A 电 路 连 接 图 ..............................................20附 录 B 源 程 序 代 码 ..............................................21致 谢 ..........................................................43贵 州 大 学 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 第 III 页基 于 单 片 机 的 密 码 锁摘 要随 着 电 子 产 品 向 智 能 化 和 微 型 化 的 不 断 发 展 , 单 片 机 已 成 为 电 子 产 品 研 制 和 开发 中 首 选 的 控 制 器 。 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 , 安 全 性 能 低 , 无 法 满 足 人 们 的 需 要 。本 设 计 从 经 济 实 用 的 角 度 出 发 , 采 用 美 国 Atmel 公 司 的 单 片 机 AT89S51 与 低功 耗 CMOS 型 E2PROM AT24C02 作 为 主 控 芯 片 与 数 据 存 储 器 单 元 , 结 合 外 围 的 键盘 输 入 、 显 示 、 报 警 、 开 锁 等 电 路 , 用 C 语 言 编 写 主 控 芯 片 的 控 制 程 序 , 设 计 了一 款 可 以 多 次 更 改 密 码 具 有 报 警 功 能 的 电 子 密 码 锁 。经 实 验 证 明 , 该 密 码 锁 具 有 设 计 方 法 合 理 , 简 单 易 行 , 成 本 低 , 安 全 实 用 等 特点 , 符 合 住 宅 、 办 公 室 用 锁 要 求 , 具 有 推 广 价 值 。关 键 词 : 密 码 锁 ; 单 片 机 ; 报 警贵 州 大 学 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 第 IV 页Electronic code lockAbstractAs electronic products to intelligent and the continuous development of miniaturization, microcontroller has become the research and development of electroni product first controller. As people living standard rise, how to realize the burglar this problem also family became especially prominent, the traditional mechanical lock because of its structure simple, safety performance is low, unable to meet the needs of their people.This design from the Angle of economic and practical Atmel company, using American AT89S51 single-chip with low power consumption CMOS type AT24C02 as the master E2PROM chips and data storage units, combined with peripheral keyboard input, display, alarm, unlock circuits, etc, written in C control chipcontrol procedures, design a new multiple change your password has alarm function electronic combination lock.Proved by the experiment, this combination lock has design method is reasonable, simple, safe and practical operation, low cost etc, accord with residential, office use lock requirements with popularization value.Keywords: Lock, microcontroller, alarm贵 州 大 学 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 第 1 页第 一 章 引 言1.1 选 题 背 景很 多 行 业 的 许 多 地 方 都 需 要 密 码 锁 , 但 普 通 密 码 锁 的 密 码 容 易 被 多 次 试 探 而 破译 , 本 文 给 出 了 一 种 能 防 止 多 次 试 探 密 码 的 密 码 锁 设 计 方 法 , 从 而 有 效 的 克 服 了 上述 的 不 足 。1.2 电 子 密 码 控 制 简 介电 子 密 码 控 制 是 一 种 通 过 密 码 输 入 来 控 制 电 路 或 是 芯 片 , 从 而 控 制 机 械 开 关 的闭 合 , 完 开 锁 、 闭 锁 任 务 的 电 子 产 品 , 电 子 密 码 控 制 不 论 性 能 还 是 安 全 性 都 已 大 大超 过 了 机 械 类 。 其 特 点 如 下 : 保 密 性 好 , 编 码 量 多 , 远 远 大 于 机 械 控 制 , 随 即 开 锁 成 功 率 为 零 。 密 码 可 变 , 用 户 可 以 随 时 更 改 密 码 , 防 止 密 码 被 盗 , 同 时 可 以 避 免 因 人 员 的更 替 而 使 控 制 的 保 密 性 降 低 。 无 活 动 零 件 , 不 会 磨 损 , 寿 命 长 。 使 用 灵 活 性 好 , 不 想 机 械 锁 必 须 佩 带 钥 匙 才 能 开 锁 。 电 子 密 码 控 制 系 统 具 有 操 作 简 单 易 行 , 一 学 即 会 的 特 点 [4]。1.3 电 子 密 码 控 制 的 发 展 趋 势由 于 电 子 器 件 所 限 , 以 前 开 发 的 电 子 密 码 控 制 系 统 , 其 种 类 不 多 , 保 密 性 差 ,最 基 本 的 就 是 只 依 靠 最 简 单 的 模 拟 电 子 开 关 来 实 现 , 制 作 简 单 很 不 稳 定 , 后 来 便 是 基 于 EDA 来 实 现 的 , 其 电 路 结 构 复 杂 , 电 子 元 件 繁 多 , 也 有 使 用 具 有 20 引 脚 的2051 单 片 机 来 实 现 的 , 但 密 码 简 单 , 易 破 解 。 随 着 电 子 元 件 的 进 步 发 展 , 电 子 密 码控 制 系 统 也 出 现 了 很 多 的 种 类 , 功 能 日 益 强 大 , 使 用 更 加 方 便 , 安 全 保 密 性 强 , 由以 前 的 单 密 输 入 发 展 到 现 在 的 密 码 加 感 应 , 实 现 了 更 为 真 正 的 电 子 加 密 , 用 户 只 有电 子 密 码 或 电 子 钥 匙 中 的 一 样 , 是 打 不 开 锁 的 , 随 着 电 子 元 件 的 发 展 及 人 们 对 保 密性 的 需 求 的 提 高 出 现 了 越 来 越 多 的 电 子 密 码 控 制 系 统 。由 于 数 字 、 字 符 、 图 形 图 像 、 人 体 生 物 特 征 和 时 间 等 要 素 均 可 成 为 电 子 信 息 ,贵 州 大 学 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 第 2 页组 合 使 用 这 些 信 息 能 够 使 得 电 子 防 盗 密 码 控 制 获 得 更 高 的 保 密 性 , 如 防 范 森 严 的 金库 , 需 要 使 用 复 合 信 息 密 码 的 电 子 防 盗 密 码 控 制 系 统 , 组 合 使 用 信 息 也 能 够 使 电 子防 盗 密 码 控 制 系 统 获 得 无 穷 扩 展 的 可 能 , 可 以 看 出 组 合 使 用 信 息 是 电 子 密 码 控 制 系统 今 后 的 发 展 趋 势 。1.4 本 设 计 所 要 实 现 的 目 标采 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 , 用 户 想 要 打开 锁 , 必 须 使 用 提 供 的 键 盘 输 入 正 切 的 密 码 才 可 以 , 密 码 输 入 错 误 没 有 提 示 , 为 了提 供 安 全 性 , 密 码 输 入 错 误 3 次 开 始 报 警 , 密 码 可 以 由 用 户 自 己 修 改 设 定 , 锁 打 开才 能 修 改 密 码 , 修 改 密 码 之 前 必 须 再 次 输 入 密 码 , 再 输 入 密 码 的 时 候 需 要 二 次 确 认 ,以 防 止 误 操 作 。贵 州 大 学 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 第 3 页第 二 章 设 计 方 案 的 选 择2.1 方 案 一 : 采 用 数 字 电 路 控 制用 74LS112 算 JK 触 发 器 构 成 的 数 字 逻 辑 电 路 作 为 密 码 控 制 系 统 的 核 心 控 制 ,共 设 了 9 个 用 户 键 , 其 中 有 四 个 是 有 效 的 密 码 的 按 键 , 其 它 的 都 是 干 扰 键 , 若 按 干扰 键 , 键 盘 输 入 电 路 自 动 清 零 , 原 先 输 的 密 码 无 效 , 需 要 重 新 输 入 ; 如 果 用 户 输 入密 码 的 时 间 超 过 10 秒 ( 一 般 情 况 下 用 户 不 会 超 过 10 秒 , 若 用 户 觉 得 不 便 还 可 以修 改 ) 电 路 将 报 警 20 秒 , 若 电 路 连 续 报 警 3 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 时 方 案 虽 然 很 简 单 , 但 控 制 的 准 确 性 和 灵 活 性 差 ,故 不 采 用 。2.2 方 案 二 : 采 用 采 用 单 片 机 为 核 心 的 控 制 方 案由 于 单 片 机 种 类 多 , 各 种 型 号 都 有 其 一 定 的 运 用 环 境 , 因 此 在 选 用 时 要 多 加 比较 , 合 理 选 择 , 以 其 获 得 性 能 最 佳 的 性 价 比 。 一 般 来 说 在 选 取 单 片 机 的 时 从 下 面几 个 方 面 考 虑 : 性 能 、 存 储 器 、 运 行 速 度 、 I/O 口 、 定 时 /计 数 器 、 串 行 接 口 、 模拟 电 路 功 能 、 工 作 电 功 封 装 形 式 、 抗 干 扰 性 、 保 密 性 。 除 了 以 上 的 一 些 还 有 最 基 本的 , 比 如 : 中 断 源 的 数 量 和 优 先 级 、 工 作 温 度 范 围 、 有 没 有 低 电 压 检 测 功 能 、 单 片机 内 有 无 时 钟 振 荡 器 、 有 无 上 电 复 位 的 功 能 等 [1]。 在 开 发 过 程 中 单 片 机 还 受 到 :开 发 工 具 、 编 程 器 、 开 发 成 本 、 开 发 人 员 的 适 应 性 、 技 术 支 持 和 服 务 等 等 因 素 , 基于 以 上 因 素 本 设 计 选 用 单 片 机 MC-51 作 为 设 计 的 核 心 元 件 。 利 用 单 片 机 的 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 控 制 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 LCD160显 示 器 。 用 于 显 示 作 用 。 当 用 户 需 要 开 锁 时 , 先 按 键 盘 开 锁 键 之 后 按 键 盘 的 数 字0-9、 A-F 输 入 密 码 , 密 码 输 入 后 按 下 确 认 键 , 如 果 密 码 输 入 正 确 则 开 锁 , 不 正 确 显示 密 码 错 误 重 新 输 入 密 码 , 当 3 次 密 码 错 误 则 发 出 报 警 : 当 用 户 需 要 修 改 密 码 时 ,先 按 下 键 盘 设 置 键 后 输 入 原 来 的 密 码 。 只 有 当 输 入 的 原 密 码 正 确 后 才 能 设 置 新 的 密码 。 新 密 码 输 入 无 误 后 按 确 认 键 使 新 密 码 将 得 到 存 储 , 密 码 修 改 成 功 。贵 州 大 学 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 第 4 页第 三 章 主 要 元 器 件 介 绍3.1 主 控 芯 片 ATC8951 元 件 介 绍3.1.1 AT89C 性 能 介 绍AT89C51 具 有 以 下 特 点 : 40 个 引 脚 , 4K Bytes Flash 片 内 程 序 存 储 器 , 128 bytes 的 随 机 存 取 数 据 存 储 器 ( RAM) , 32 个 外 部 算 向 输 入 /输 出 ( I/O) 口 , 5个 中 断 优 先 级 2 层 中 断 嵌 套 中 断 , 2 个 16 位 可 编 程 定 时 计 数 器 , 2 个 全 双 工 串 行通 信 口 , 片 内 时 钟 振 荡 器 。此 外 , AT89C51 设 计 和 配 置 了 震 荡 频 率 为 0HZ 并 可 通 过 软 设 置 省 电 模 式 。 空闲 模 式 下 , CPU 暂 停 工 作 , 而 RAM 定 时 计 数 器 , 串 行 口 , 外 中 断 系 统 可 继 续 工 作 ,掉 电 模 式 冻 结 振 荡 器 而 保 存 RAM 的 数 据 , 停 止 芯 片 其 它 功 能 直 至 外 中 断 激 活 或 硬件 复 位 。 同 时 该 芯 片 还 具 有 PDIP,TQFP 和 PLCC 等 三 种 封 装 形 式 , 以 适 应 不 同 产品 的 需 要 。 如 表 3.1 所 示可 以 看 出 AT89C-51 提 供 以 下 标 准 功 能 : 4K 字 节 FLASH 闪 速 存 储 器 , 128字 节 内 部 RAM,32 个 I/O 口 线 , 两 个 数 据 指 针 , 两 个 16 位 定 时 器 /计 数 器 , 一 个5 向 量 2 级 中 断 结 构 , 一 个 全 双 工 串 行 通 信 口 , 以 及 片 内 振 荡 器 和 时 钟 , 同 时 ,AT89C51 可 降 至 0HZ 的 静 态 逻 辑 操 作 , 并 支 持 2 种 软 件 可 选 的 节 电 模 式 。 空 闲 方式 时 停 止 CPU 的 工 作 , 但 允 许 RAM, 定 时 /计 数 器 , 串 行 通 信 口 及 中 断 系 统 继 续工 作 。 掉 电 工 作 方 式 时 再 RAM 中 的 内 容 , 但 振 荡 器 停 止 工 作 并 禁 止 其 它 所 有 部 件工 作 直 到 硬 件 复 位 [2]。表 3.1 其 主 要 功 能 特 性兼 容 MCS—51 指 令 系 统 32 条 可 编 程 的 I/O 线一 个 8 位 CPU 一 个 可 编 程 全 双 工 串 行 口2 个 外 部 中 断 源 具 有 5 个 中 断 源 , 两 个 优 先 级 嵌 套 中 断 结 构4KB ROM 程 序 存 储 器 两 个 16 位 定 时 器 /计 数 器128B RAM 数 据 存 储 器 一 个 片 产 振 荡 器 及 时 钟 电 路贵 州 大 学 科 技 学 院 本 科 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 第 5 页3.1.2 引 脚 功 能 VCC: 电 源 电 压 GND: 地 P0 口 : P0 口 是 一 组 8 位 漏 极 开 路 型 双 向 工 I/O 口 , 也 即 地 址 /数 据 中 线 复用 口 , 作 为 输 出 口 用 时 , 每 位 能 驱 动 8 个 TT 逻 辑 门 电 路 , 对 端 口 写 入“1”可 作 为 高 电 阻 抗 输 入 端 口 。 在 访 问 外 部 数 据 或 程 序 存 储 器 时 , 这 几 组口 线 分 时 转 换 地 址 ( 低 8 位 ) 和 数 据 总 线 复 用 , 在 访 问 期 间 激 活 内 部 上 拉电 阻 。 在 Flash 编 程 控 制 时 P0 口 接 收 指 令 字 节 。 而 在 程 序 校 验 时 , 输 出指 令 字 节 , 校 验 时 , 要 求 外 接 上 拉 电 阻 。 P1 口 : P1 口 是 一 个 带 内 部 上 拉 的 8 位 双 向 I/O 口 , P1 的 输 出 缓 冲 级 可 驱动 4 个 TTL 逻 辑 门 电 路 。 对 端 口 写 入 “1“, 通 过 内 部 的 上 拉 电 阻 把 端 口拉 到 高 电 平 , 此 时 作 输 入 口 。 作 输 入 口 使 用 时 , 因 为 内 部 存 在 上 拉 电 阻 ,某 个 别 引 脚 被 外 部 信 号 校 验 期 间 , P1 接 8 位 地 址 。 P2 口 : 是 一 个 带 内 部 上 拉 的 8 位 双 向 I/O 口 , P2 的 输 出 缓 冲 级 可 驱 动 4个 TTL 逻 辑 门 电 路 。 对 端 口 写 入 “1“, 通 过 内 部 的 上 拉 电 阻 把 端 口 拉 到高 电 平 , 此 时 作 输 入 口 。 作 输 入 口 使 用 时 , 因 为 内 部 存 在 上 拉 电 阻 , 某 个别 引 脚 被 外 部 信 号 拉 低 时 会 输 入 一 个 电 流 I, 在 访 问 8 位 地 址 的 外 部 数 据存 储 器 时 。 ( 如 执 行 : [email protected] 指 令 ) 时 , P2 口 线 上 的 内 ( 也 即 特 殊功 能 寄 存 器 , 在 整 个 访 问 期 间 不 改 变 。 FLASH 编 程 或 校 验 时 , P2 也 接 收高 位 地 址 和 其 它 控 制 信 号 。 P3 口 : 是 一 个 带 内 部 上 拉 的 8 位 双 向 I/O 口 , P2 的 输 出 缓 冲 级 可 驱 动 4个 TTL 逻 辑 门 电 路 。 对 P3 口 写 入 “1“, 他 们 被 内 部 内 部 上 拉 电 阻 拉 高并 可 作 为 输 入 端 口 。 作 为 输 入 端 口 时 , 被 外 部 拉 低 的 P3 口 将 用 上 拉 电 阻输 出 电 流 I。 P3 口 除 了 作 为 一 般 的 I/O 口 线 外 , 更 重 要 的 用 途 是 它 的 第 二功 能 P3 口 的 第 二 功 能 如 表 3.2 所 示 RST: 复 位 输 入 。 当 震 荡 工 作 时 , RST 引 脚 出 现 2 个 机 器 周 期 上 高 电 平 将使 单 片 机 复 位 , ALE/PROG: 当 访 问 外 部 程 序 存 储 器 或 数 据 存 储 器 时 ,ALE( 地 址 锁 存 允 许 ) 输 出 脉 冲 用 于 锁 存 地 址 的 低 8 位 字 节 。 即 使 不 在 访
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