基于51单片机电子锁设计

1基于51单片机电子锁设计摘要随着科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统机械锁由于构造简单，被撬事件屡见不鲜；电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。本设计以单片机AT89C51作为密码锁监控装置的检测和控制核心，分为主机控制和从机执行机构（本设重点介绍主机设计），实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。根据51单片机之间的串行通信原理，这便于对密码信息的随机加密和保护。而且采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势。采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测试结果表明，本系统各项功能已达到本设计的所有要求。关键词:单片机；密码锁；单片机设计，电子锁。2ElectronicLockDesignwith51SeriresSingleChipControllerAbstractAlongwiththeexaltationofsocialscienceandthelivinglevelofpeople,howcarryoutthefamilytoguardagainsttheft,thisproblemalsochangeparticularlyoutstanding.Becauseofthesimpleconstructoftraditionalmachinelock,theaffairsoftheftishackneyed.theelectronicslockissaferbecauseofitsconfidentiality,usingthevividgood,thesafecoefficientishigh,beingsubjectedtothelargecustomerclose.Itcancarryoutthekeyinformationtoregisterinthemainonboardinitialattestation,thepasswordinformationencryptetc.Gotocorrespondbylettertheprincipleaccordingtothestringbetween51machines,thisiseasytoencryptandprotecttothepasswordsinformationrandom.Adoptthenumericalsignalcodes,notonlycancarryoutmanycontrolsoftheroadinformation,raisetheanti-interferencethatsignaldeliver,reducethemistakeaction,butalsothepowerconsumeislow，Respondquickly,theefficiencydeliverishigh,workstablecredibilityetc.Thesoftwaredesignadoptionthedesignthoughtfromtoptobottom,tomakethesystemtowardweardistributetype,turntothedirectiondevelopmentofsmall,strengthenthesystemandcanexpandthestabilityandcirculate.Testtheresultenunciation,variousfunctionsofthissystemarealreadyallrequestofthisdesign.keyword：singlechip;cryptogramlock;singlechipdesign;electronicslock.3目录摘要...........................................7第一章绪论....................................111.1电子锁的特点....................................111.2电子密码锁的发展趋势............................12第二章系统的总体设计..........................12第三章单片机介绍..............................133.1单片机概述......................................133.2单片机编程语言介绍.............................143.3系统的选型.....................................163.4AT89C51引脚功能介绍............................173.5定时器的使用...................................18第四章系统的硬件设计...........................214.1单片最小系统设计...............................214.2数码管显示电路的设计...........................224.3键盘电路的设计.................................234.4报警及指示电路.................................244.5上锁、开锁控制电路.............................22第五章系统的软件设计..........................235.1系统的总体软件流程.............................235.2密码锁的程序设计...............................255.2.1密码比较子程序.....................................255.2.2键盘扫描子程序......................................2545.2.3数码管显示部分驱动程序..............................29第六章结束与展望...............................31致谢.........................................32参考文献........................................40附录一：系统总体电路设计........................41附录二系统程序源代码...........................435第一章绪论门禁系统顾名思义就是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能用通过各种手段把它打开。在出入人很多的通道（象办公室，酒店客房）钥匙的管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为了解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子时代，但随着这两种电子锁的不断应用，它们本身的缺陷就逐渐暴露，磁卡锁的问题是信息容易复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低。密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。同时这个时期的产品由于大多采用读卡部分（密码输入）与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打开锁。这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段，因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁，应用也不广泛。最近几年随着感应卡技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，进入了成熟期，出现了感应卡式门禁系统，指纹门禁系统，虹膜门禁系统，面部识别门禁系统，乱序键盘门禁系统等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广。1.1电子锁的特点电子锁是采取电子电路控制，以电磁铁或者卫星电机和锁体作为执行装置的机电一体化锁具，相比传统的机械锁具，电子锁不使用金属钥匙，保密性、精度都有很大提高。电子锁的发明思路，源自古代发明的自动机械，例如古希腊数学家赫伦的液压自动门，中国古代诸葛亮的木牛流马，它们以重力或蒸汽压力驱动，最广泛的用途乃是用在古代墓道的地下机关。电子工业的诞生，使得以微小电量驱动机械成为可能，于是有了电子锁一日千里的跃进。电子密码锁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。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁，主要特点如下：1）保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2）密码可变。用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。3）误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动，防止试探密码。61.2电子密码锁的发展趋势从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。键盘式电子密码在键盘上输入，与打电话差不多，因而易于掌握，其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失（除了忘记），难以被窃（除非自己泄露）。但是密码不能太简单，太简单了就容易被他人在键盘上试探出来，或者可能被旁观者窥测出来，造成保密性不足。当然，密码又不能太复杂，太复杂了可能自己都糊涂了，或者输入密码操作成功率低，造成使用不便。因此，为了发扬优点、克服弱点，键盘式电子密码也在不断发展中，如“任意设定密码”技术使得被授权人可以根据自己的需要或喜好设定密码，常用常新；而“自动更改密码”技术使得本次输入的密码将自动更改成下次应输入的密码，更改的规律不为他人所知，因而不怕旁观者窥测；独出心裁的“键盘乱序显示”技术使得键盘上的固定键位每次显示出的字符不固定，并且显示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁观者看见操作动作也难以窥测出密码；“多重密码设定”技术使得单组密码不一定有效，适合多人分权使用，需要输入两组以上的密码才被认可，大大提高了保密性，如果限定输入这些密码的先后顺序或时间区段，则保密性还可提高。在输入密码的过程中，为了限制试探密码的企图，通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确，即“封锁”键盘，不再接受输入操作。总之，尽管新式电子防盗锁层出不穷，但键盘式电子密码防盗锁不仅在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段。7第二章系统的总体设计系统的总体设计框图如图2-1所示图2-1系统总体设计框图基于单片机的密码锁设计主要包括单片机及其外围电路构成的最小系统，数码管显示电路，蜂鸣器报警电路、LED指示，开锁、上锁控制电路以及键盘电路等几个部分组成。整个系统以单片机AT89C51为控制核心，密码锁通过间键盘和显示电路等完成与人的信息交换，通过开锁、上锁控制电路完成对锁的打开和关闭的控制。蜂鸣器报警电路和LED指示电路提到提示和报警的作用，扩展系统的功能，使操作更加方便。键盘电路设计0—9、开锁、上锁、修改密码等按键。通过键盘电路输入密码锁的密码，系统将判断输入的密码是否正确，若正确系统将通过开锁控制电路执行开锁动作。若不正确，系统将提示重新输入密码，若三次输入密码错误，系统将同通过数码管显示错误信息，并发出声光报警，并锁定键盘输入。此时，系统只有通过硬件复位或者重新上电，才能重新开始工作。当