基于89C51的电子密码锁设计

课程设计单片机系统课程设计成绩评定表设计课题基于89C51的电子密码锁设计学院名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：指导教师意见：成绩:签名：年月日课程设计1单片机系统课程设计课程设计名称：基于89C51的电子密码锁设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：2014-12-29～2015-01-09课程设计2单片机系统课程设计任务书学生姓名专业班级电气F1203学号题目基于89C51的电子密码锁设计课题性质工程设计课题来源自拟指导教师主要内容（参数）利用89C51设计电子密码锁，实现以下功能：1．使用LED显示密码输入的相关信息；2．通过键盘0~9设置4位数字的密码；3.功能键A输入并验证密码的正确性，功能键B设置新密码；密码输入错误3次，则报警。任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5-6天：软件设计，编写程序。第7-8天：实验室调试。第9-10天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅不少于6000字。主要参考资料[1]张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：国防工业出版社，2004[2]伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书[3]阎石．数字电路技术基础（第五版）．北京：高等教育出版社，2006[4]夏路易石宗义.电路原理图与电路板设计教程Protel99SE(附光盘)/高等院校电子技术教材，2006审查意见系（教研室）主任签字：年月日课程设计3目录1绪论..............................................................41.1引言..........................................................42总体方案设计......................................................42.1系统框图......................................................43硬件电路设计......................................................53.1开锁电路......................................................53.2按键电路......................................................63.3显示电路......................................................83.4电源电路......................................................83.5蜂鸣器电路...................................................104系统软件设计.....................................................104.1主程序模块...................................................104.2键盘扫描模块.................................................124.3修改密码模块................................................125系统调试与总结...................................................135.1系统调试.....................................................135.2总结.........................................................14参考文献..........................................................14附录A系统原理图..................................................15附录B源程序......................................................15课程设计41绪论1.1引言现代人类文明社会里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自已的行为，“非礼不为”，虽无钥匙亦不会乱闯。然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、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。从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。大大提高了主人物资的安全性，安全可以代替老式机械锁。2总体方案设计2.1系统框图根据需求，我的系统以AT89C51单片机为中心控制器件,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。课程设计5图2.1单片机控制3硬件电路设计3.1开锁电路通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的.其原理如图.单片机微控制器开锁驱动电路返回电磁锁密码正确？图3.1开锁电路原理图课程设计6当用户输入的密码正确而且是在规定的时间（普通用户要求在12s内输入正确，管理员要求在5s输入正确的密码）输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。3.2按键电路设计由于设计要求使用矩阵键盘，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3.2所示。图3.2行列式键盘原理电路图每一条水平（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3.2所示的44键盘，说明线反转个工作原理。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89C51D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D105.1KX45.1KX4VCC课程设计7至低电平从而使行线不全为1。判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。按键的操作面板如图3.3所示。共计数字键10个，功能键6个。键盘上还有3个指示灯和一个蜂鸣器。图3.3按键操作面板示意图10个数字键用来输入密码，另外6个功能键分别是：CLR、EN、F1、F2、F3、F4。其中CLR键的功能是当输入密码错误的时候，清除前面已经输入的数据，重新输入。EN键的功能是确认输入的密码。F1是管理模式切换键，当用户不小心三次输入密码都没有正确，键盘被锁定，这个时候就可以启动管理模式，使用管理员的密码来开门。F2是用来进入修改密码的状态。F3用来关闭显示器，一来可以节省电量，另外也可以防止不法分子偷窥密码。F4用来作电铃。上面的3个指示灯L1、L2、L3是用来指示操作的状态：L1锁定及输入指示状态灯，正常的情况下显示红色，当键盘动作的时候，L1灯开始闪动，当键盘处于锁定状态时，指示灯也显示红色。L2开门指示灯，当用户在规定的时间内正确的输入了密码，此灯转变为绿色，表示开门，否则不显示。L3是管理员状CLR01EN69F448F337F226F1L1L2L3课程设计8态指示灯，当按下F1后，指示灯自动点亮。面板上还有一个蜂鸣器，其中一个功能是用来指示操作的按键是否在成功的按下；另外一个功能是当用户输入密码错误的次数超过了3次，鸣笛以示报警。3.3显示电路设计本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。考虑到为了节约单片机的口资源，本系统的显示采用串行显示的方式，只使用单片机的两个串行口，就可以完成单片机的显示功能，显示电路的电路原理图如图3.4所示。电路设定：当程序检测在5分钟内没有按键操作的时候，就关闭显示。这个功能使用程序来实现的，一旦没有按键动作就启动一个定时器，检测在5分钟内没有按键动作的时候，启动一个程序，关闭显示，这样可以达到节省电能的目的。从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74HC164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。移位寄存器74HC164还兼作数码管的驱动，插头1（header1）接电源，插头2（header2）接数据和脉冲输出端。电路中的三个整流管D1~D3的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命。A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9IC1A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9IC2A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9IC3A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9IC4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9IC5A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9IC612HEADER212HEADER1vccabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp9LED0abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp9LED1abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp9LED2abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp9LED3abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp9LED4abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp9LED5Cd1d2d3图3.4显示器原理图3.4电源电路设计为了防止停电情况的发生，本电路后备了UPS电源，它包括市电供电电路，停电检测电路，电子开关切换电路，蓄电池充电电路和蓄电池组成。电源电路图如图3.5所示。课程设计912JP112JP2D1D2D3D4D5R11KC13300C20.1C333001237805图3.5市电供电电路220V市电通过变压器降压成12V的交流电,再经过整流桥整流,7805稳压到5V送往电子切换电路，由于本电路功耗较少，所以选用10W的小型变压器。由R8，R9，R6，R7及IC14构成电压比较器，正常情况下，V+V-IC14输出高电平，继电器的常