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南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者:***学号：1004220***系：电子工程与光电技术学院专业:通信工程题目:基于单片机的保险柜电子密码锁的设计与实现指导者：(姓名)(专业技术职务)评阅者：(姓名)(专业技术职务)2014年5月**高级工程师毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要在日常生活和工作中，锁是每个人都离不开的，它是保护个人财产安全、保护资料档案的关键元素。随着电子技术的飞速发展，传统弹子锁的缺点渐渐被放大，社会对新式电子密码锁的需求越来越大，前景广阔。本次设计基于单片机，其主控芯片选择了单片机AT89S51，显示模块选择了LCD1602，结合了自行设计的矩阵键盘、报警模块等外围电路，主控芯片的控制程序则使用C语言写成，完成了一套具有按键输入、显示、解锁、报警及密码修改等多种功能的电子密码控制系统。本论文详细叙述了各个模块的功能和设计方案，给出了系统各个功能的仿真结果截图。关键词单片机电子密码锁矩阵键盘LCD显示报警毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleTheDesignofElectronicPasswordLockBasedonSCMAbstractIndailylifeandwork,everyoneisinseparablefromthelock,whichistheprotectionofpersonalandpropertysafety,theprotectionofdatafiles.Withtherapiddevelopmentofelectronictechnology,theshortcomingsoftraditionaltumblerlockgraduallybeenenlarged,thedemandfornewelectroniclocksincreasinglybroadprospects.Thisdesignisbasedonthemicrocontroller,itsmainchipmicrocontrollerchosenAT89S51,displaymodulechosenLCD1602,acombinationofself-designedmatrixkeyboard,alarmmoduleandotherperipheralcircuits,themasterchipcontrolprogramiswritteninClanguage.Fromthedesign,wegotanelectronicpasswordcontrolsystemwhichhasvarietyoffunctions:keyinput,display,unlock,passwordchangingandalarm.Thisarticledetailsthefeaturesanddesignofeachmodule,thesimulationresultsofthevariousfunctionsofthesystemscreenshot.KeywordsElectronicpasswordlockSCMMatrixkeyboardLCDDisplayAlarm目录1引言·······························11.1课题背景和意义··························11.2电子密码锁的发展趋势·······················11.3本设计要实现的目标························21.4设计方案的选择··························22主要原件介绍···························52.1主控芯片AT89C51简介·······················52.2LCD1602显示器介绍························72.3晶体振荡器····························93系统设计·····························103.1整体思路····························103.2系统硬件部分设计························113.2.1键盘输入电路··························113.2.2复位电路····························123.2.3晶振电路····························123.2.4显示电路····························133.2.5报警、解锁提示电路·······················143.3系统软件部分设计························153.3.1主要程序流图··························153.3.2按键检测子程序设计·······················153.3.3LCD显示子程序设计·······················173.3.4密码修改子程序设计·······················183.3.5报警声音子程序设计·······················194仿真调试·····························224.1PROTEUSISIS简介························224.2软件调试·····························224.3PROTEUS仿真···························245结论·······························29致谢·································30参考文献·······························31附录A电子密码锁程序源代码·····················321引言1.1课题背景和意义自从人类脱离原始社会、开始有私有财产的概念以来，锁就是人们生活中的重要组成部分。它的存在，维护了人们的财产安全、人身安全，增加了人们的安全感，促进了社会和谐。因此，人们对锁的研究从未停止，但几千年来都未有较大的变化，直到20世纪30年代后，电子密码锁的概念出现，这一领域终于出现了日新月异的进步。得益于电子技术的飞速发展，电子密码锁的功能愈来愈完善，取密码量相对较少、安全性不好的常规锁具已然是大势所趋。电子密码锁拥有太多机械锁完全无法相比的优点。它不但能完成“锁”自身的功用，还可以具有记忆、辨识、警报等特别的作用。因为电子密码锁更安全性、更便宜、易操作，越来越多人开始关注这一领域。当前在第一世界国家中，密码锁技术已经比较成熟，拥有不同的种类，在各类智能门禁系统中，电子密码锁的使用十分普遍，使得门禁的实现有了数种安全、可靠的技术来支持。总的来说，中国目前的密码锁技术还只有世界上70年代左右的水平，生产仍显昂贵。当前，按键式电子锁仍占据了中国市场的大头，国内有若干厂家引进了海外较为先进的按键式和卡片钥匙型锁。另一方面，中国自主研发的电子锁还没有形成成型的产业链，尚未普及。现在国内有不少企业引进了当前世界上先进的技术，发展前景非常可观[1]。相信国内的厂商也会不断进步，使得电子密码锁普及在中国的土地上。1.2电子密码锁的发展趋势在大家的日常生活中，住所和单位的安全保障，档案、财务报表和大多数私人资料、文件的保护基本用上锁的办式来实现。现在门锁大都使用弹子锁，这种锁钥匙易丢失、仿制也并不困难；保险箱最常见的就是使用机械密码锁，它的构造很麻烦，制作精度要有相当高的保障，这种情况下，成本就很难降下来，不仅如此，机械密码锁的缺点依然明显：故障率居高不下，使用者往往要携带数把钥匙，易用性很成问题。前述锁具有着这样多的不便，而人们对锁的需求又是巨大的，一种使用密码来代替钥匙的锁具就成为了必然出现的产品。电子密码锁的出现，大大提高了人们的生活水平，提供了诸多便利，这也同时意味着巨大的市场，前景一片光明。由于电子器件的限制，上世纪制造的电子密码锁，不仅类型少、易破解，锁具最关键的开锁环节也仅仅是依赖基础的模拟电子开关，工艺简单却存在相当大的安全隐患；之后，数字电路的飞速发展，使得电子密码锁的电路结构复杂性逐渐增加、元件数量逐渐增多，早先单片机刚普及时也曾使用2051系列单片机来实现，但密码简单，易破解[2]。随着电子技术的进一步发展和大众对保密要求的增强，电子密码锁的种类日益繁多、功能渐趋全面，操作更加便捷，安全保密性更强：由以往单纯的键入口令发展到今天新增了感应元件（想要开锁，必须同时有密码和电子钥匙），做到了更加稳妥的电子保密。社会对电子密码锁安全性、易用性的需求，使得多种产品相继问世。但它们中的大多数仅仅是针对特定的声纹、指纹，并且无法做到远程控制，只能用在保密要求较高的私人用途上。事实上，数字、字母、图象、生物体征以及地点等因素都能够作为密钥的信息来源，上述信息的排列组合完全可以把电子密码锁的保密性推向更高的高度。与此同时，信息要素的组合也使得电子密码锁得到了无限拓展的可能性，产品将越来越多变，对用户而言就有了很大的挑选余地。由此可以看出组合使用电子信息是电子密码锁今后发展的趋势[3]。1.3本设计所要实现的目标本设计基于单片机。使用AT89C51作为主控芯片，结合外围电路组成一个电子密码控制系统。用户若想开锁，必须输入正确的密码，错误则有文字及声音提示并要求重新输入。密码锁同时具有修改密码的功能，修改密码时，必须键入正确的原密码进行验证，然后输入新密码。1.4设计方案的选择1.4.1主控部分选择方案一：采用数字电路控制。把74LS112双JK触发器当作系统的中心，搭配其他原件组成数字逻辑电路。在功能上，可以设置9个按键，选择其中4个作为有效的密码按键，并将其它按键均设定为干扰按键，当按下干扰按键时，就将键盘输入电路复位，使得前面输入的密码无效化，要求重输；如果用户输入密码的时间超过10秒，电路将报警20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[4]。采用数字电路设计方案时设计虽然简单，但控制的准确性和灵活性差。故不采用。方案二：采用单片机控制方案单片机当前的类型很多，各种型号的应用环境都各有不同，在选用时就有了更多的选择，使我们可以多加比较、以便选择最为合适的型号，获得更好的性能/价格比。下列关键词往往应该成为考虑时最需关注的方面：性能、串行接口、工作电压、存储器、模拟电路功能、抗干扰性、运行速度、封装形式、I/O口、功耗、定时/计数器、保密性。除此以外，在单片机开发过程中还会产生影响有开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等因素[5]。考虑到方方面面，本设计采用了AT89C51作为核心芯片，单片机提供的I/O端口虽有限，但端口复用或扩展、结合有效的控制程序，实现基本的密码控制功能是十分简单的。单片机的外围电路主要包括：一块外接矩阵键盘（用来密码输入、控制程序流向），一块LCD显示屏（用来作为系统的输出，对用户的操作进行反馈）。当用户进行开锁时，首先利用键盘上的0－9完成密码的输入，而后确认，若正确则解锁，否则保持锁定状态并要求重新输入，在适当的时机可发出报警声。在用户进行密码修改操作时，首先要输入原密码，只有当输入和原密码匹配时才会允许设置新密码，新密码设置完成后按确认键则保存。显然，方案二的功能丰富，控制方便，有较好的准确性，在保证保密的同时还能进行功能的拓展。基于以上原因，我在此采用方案二，即使用单片机AT89C51结合外围接口电路来完成本此设计。1.4.2密码输入方式选择方案一：声纹输入识别所谓声纹(Voiceprint)，是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱,人类语言的产生是人体语言中枢与发音器官之间一个复杂的生理物理过程[6]。人的发声器官大致有以下几种：舌、齿、头、肺、鼻，虽然人们都是用这些器官来发声，但不同人的这些器官会存在尺寸或外形的较