电子密码锁设计

摘要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。安全问题也将成为现代社会各界普遍关注的焦点之一。目前，常见的安全产品有指纹识别系统、IC卡辨识系统以及红外防盗系统等。这些系统一般用于保密要求较高或供个人使用的保险柜。虽然产品的安全性高，但由于其生产成本高，携带、安装及使用不方便等缺点，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。在这次毕业设计中我采用AT89C51单片机为核心4*4矩阵键盘作为输入器件，LCD1602字符型液晶作为显示电路来制作基于单片机的电子密码锁。该密码锁具有可更改密码、密码掉电保护、输入密码错误报警、输入密码错误三次锁定键盘的功能。该密码锁具有操作人性化、低功耗、高保密性等一系列优点。本文详细地介绍了系统硬件与软件的设计，以及仿真调试的详细过程。关键词：4*4矩阵键盘,AT89C51,1602LCD显示器，密码锁AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,peopleonthesafetydeviceindailylifehavebecomeincreasinglydemanding.Safetyissueswillalsobecomethefocusofmodernsociety.Atpresent,securityproductsarecommonfingerprintidentificationsystem,ICcardidentificationsystem,infraredalarmsystemetc..Thesesystemsaregenerallyusedforhighsecurityrequirementsorforpersonaluse.Althoughthesafetyoftheproductishigh,butbecauseofitshighproductioncosts,carrying,installationanduseisnotconvenientandsoon,toacertainextent,limitthepopularizationandpromotionofthiskindofproducts.InthisgraduationdesignIuseAT89C51MCUasthecore4*4matrixkeyboardasinputdevice,LCD1602charactertypeLCDasthedisplaycircuittomaketheelectronicpasswordlockbasedonmcu.Thepasswordlockcanchangethepassword,enterthepasswordpasswordpower-offprotection,erroralarm,inputthewrongpasswordthreetimeskeyboardlockfunction.Thelockhasaseriesofadvantagesofhumanizedoperation,lowpowerconsumption,highsecurityetc..Thispaperintroducesthedesignofhardwareandsoftwareofthesystem,andthedetailedprocesssimulationdebugging.Keywords:matrixkeyboards,AT89C51,1602LCD，combinationlock目录第1章概论.........................................................11.1设计意义....................................................11.2背景知识介绍.................................................11.3电子密码控制简介.............................................2第2章系统总体方案设计.............................................32.1总体方案设计................................................32.1.1实现功能：............................................32.1.24*4键盘说明..........................................42.2AT89C51单片机介绍..........................................42.3硬件设计.....................................................72.3.1时钟电路的设计........................................72.3.2复位电路的设计........................................72.3.3密码存储电路的设计....................................82.3.4键盘电路设计..........................................92.3.5显示电路的设计.......................................122.3.6报警电路.............................................142.3.7开锁电路.............................................15第3章软件设计...................................................163.1编程工具介绍...............................................163.2编程语言介绍...............................................173.3软件编程...................................................183.3.1软件设计原则..........................................183.3.2软件设计方案.........................................183.3.34*4矩阵键盘的编程方法...............................193.3.4液晶显示子程序.........................错误!未定义书签。3.3.5密码比较和报警程序....................错误!未定义书签。3.3.6密码重置程序设计......................错误!未定义书签。第4章软件仿真以及调试...........................................204.1仿真软件简介...............................................204.2仿真程序基本工作界面.......................................214.3仿真过程...................................................22总结...............................................................26参考文献...........................................................27致谢...............................................................28附录A：程序主函数...................................错误!未定义书签。附录B：总电路图....................................................29第1章概论1.1设计意义单片机的应用是具有高度现实意义的。单片机极高的可靠性，微型性和智能性，单片机已成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具，已经深深地渗入到我们的日常生活当中。在这次基于单片机的电子密码锁毕业设计中，不仅使我加深对大学所学知识的理解，而且使我对单片机有了进一步的了解。在设计的过程中，不仅使我熟悉了AT89C51单片的基本结构和相关的参数，而且了解单片机最小系统的构成。在这次设计中所学到的相关知识也许会在将来的工作和学习中用到。随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机做控制的密码锁系统也应运而产生，如用单片机控制LCD液晶的各种显示器显示数据，用单片机控制LED七段操作显示器等。本次设计用由AT89C51编程控制LCD1602液晶作显示的密码锁系统。该系统具有设定密码并储存密码、报警、输入密码错误锁定键盘等功能。它具有高保密性，操作方便、性能稳定等特点，可以广泛适合各类档案管理场所或者家庭室内财务保管处。通过本次基于AT89C51系列单片机密码锁的设计，可以了解、熟悉有关单片机开发设计的过程，并加深对单片机的理解和应用以及掌握单片机与外围接口的一些方法和技巧，这主要表现在以下一些方面：1)密码锁系统包含了8051系列单片机的最小应用系统的构成。2)可以了解到1602液晶的接口、工作原理以及这种显示器的接口实例与具体连接与编程方法。3)用AT24C02储存密码的原理和方法。1.2背景知识介绍单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。单片机以其一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统，数据采集系统、智能化仪器仪表，及通讯设备、日常消费类产品、玩具等。并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各个层次中，如车间流水线控制、自动化系统等、智能型家用电器等。ATMEL公司开发生产了新型的8位单片机——AT89系列单片机。它不但具有一般MCS-51单片机的所有特性，而且还拥有一些独特的优点，此次设计中所用到的AT89C51就是其中典型的代表。单片机内部也有和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机，排烟罩VCD等等的家电里面都可以看到它的身影。1.3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工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、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，同时将先前输入的所有“－”