单片机密码锁毕业设计课程设计.doc
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1、单片机密码锁毕业设计课程设计 毕业设计(论文)基于单片机的电子密码锁设计The Design of Electronic Password-lock with SCM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,低功耗CMOS型E2PROMAbstractAs electronic products are developing towards intelligence and minimization, singlechip computers SCM
2、 have become the first choice for controllers in the development of electronic products. With the improvement of peoples living standards, it has become particularly prominent about how to achieve Anti-theft family. The traditional mechanical lock has such shortcoming as simple structure , Low secur
3、ity, it cant meet peoples demands.For practicality, this paper designs a new electronic cipher lock, which has the function of alarm and whose cipher can be changed many times. This cipher lock uses AT89S51 SCM and E2PROM AT24C02 as main chip and data memory cell . The author made this ciphor lock b
4、y use of making controlled program of master CMOS with periphery electrocircuit of keyboard input, display, alarm and unlock.Experiments show that the designed cipher lock is characterized by its reasonable designing methods, simple operation, low cost and property of safety and practicalityBesides,
5、it works well as a residence lock and has great potential for comercial developmentKey words: Cipher lock SCM Alarm 目 录1 引言11.1 电子密码锁简介11.2 电子密码锁的发展趋势11.3 本设计所要实现的目标22 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:采用以单片机为核心的控制方案33 主要元器件介绍43.1 主控芯片AT89S5143.2 存储芯片AT24C0293.3 LCD1602显示器103.4 晶体振荡器124 系统硬件构成134.1 设
6、计原理134.2 电路总体构成134.3 电源输入部分144.4 键盘输入部分154.5 密码存储部分154.6 复位部位164.7 晶振部分174.8 显示部分184.9 报警部分184.10 开锁部分195 系统软件设计206 结论24谢辞25参考文献:25附录一27附录二 451 引言1.1 电子密码锁简介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保密性好编码量多远远大于弹
7、子锁。随机开锁成功率几乎为零。2密码可变用户可以更改密码,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。 电子密码锁操作简单易行,一学即会。出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效,且不能实现远程控制,只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。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钥匙的电子信息,组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性,如防范森严的金库,需要使用复合信息密码的电子防盗锁,这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。组合使
8、用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能,使产品多样化,对用户而言是“千挑百选、自得其所”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。1.3 本设计所要实现的目标本设计采用单片机为主控芯片,结合外围电路,组成电子密码锁,用户想要打开锁,必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开,密码输入错误有提示,为了提高安全性,当密码输入错误三次将报警。密码可以由用户自己修改设定,锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码,在输入新密码时候需要二次确认,以防止误操作。方案一:采用数字电路控制用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制,共设了9个用户输入键,其中
9、只有4个是有效的密码按键,其它的都是干扰按键,若按下干扰键,键盘输入电路自动清零,原先输入的密码无效,需要重新输入;如果用户输入密码的时间超过秒(一般情况下,用户不会超过秒,若用户觉得不便,还可以修改)电路将报警秒,若电路连续报警三次,电路将锁定键盘分钟,防止他人的非法操作。方案二:采用以单片机为核心的控制方案。基于以上因素本设计选用单片机AT89S51作为本设计的核心元件,利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口,及其控制的准确性,实现基本的密码锁功能AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 位单片机,片内含4k Bytes ISP In-system programmable 的可反复擦
10、写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点: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个外部双向输入/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,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。此外,AT89S5
11、1设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。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求。图3-1 AT89S51 芯片引脚图其主要功能特性:兼容MCS-51指令系统4k可反复擦写 1000次)ISP Flash ROM32个双向I/O口4.5-5.5V工作电压 2个16位可编程定时/计数器时钟频率0-33MHz全双工UART串行中断口线128x8 bit内部RAM2个外部中断源低功耗空闲
12、和省电模式中断唤醒省电模式3级加密位看门狗(WDT)电路软件设置空闲和省电功能灵活的ISP字节和分页编程双数据寄存器指针图3-2 AUXR辅助寄存器双时钟指针寄存器:为方便地访问内部和外部数据存储器,提供了两个16位数据指针寄存储器:PD0位于SFR区块中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H,当SFR中的位DPS 0时选择DP0,而DPS 1时选择DP1。在使用前初始化DPS。图3-3 双时钟指针寄存器电源空闲标志:电源空闲标志(POF)在特殊功能寄存储器SFR中PCON的第4位(PCON.4),电源打开时POF置“1”,它可由软件设置睡眠状态并不为复位所影响。存储器结构:MCS
13、-51单片机内核采用程序存储器和数据存储器空间分开的结构,均具有64KB外部程序和数据的寻址空间。程序存储器:如果EA引脚接地(GND),全部程序均执行外部存储器。在AT89S51,假如接至Vcc(电源),程序首先执行从地址0000H0FFFH(4KB)内部程序存储器,再执行地址为1000HFFFFH(60KB)的外部程序存储器。数据存储器:在AT89S51的具有128字节的内部RAM,这128字节可利用直接或间接寻址方式访问,堆栈操作可利用间接寻址方式进行,128字节均可设置为堆栈区空间。看门狗定时器(WDT):WDT是为了解决CPU程序运行时可能进入混乱或死循环而设置,它由一个14bit计
14、数器和看狗复位SFR(WDTRST)构成。外部复位时,WDT默认为关闭状态,要打开WDT,必按顺序将01H和0E1H写到WDTRST寄存器,当启动了WDT,它会随晶体振荡器在每个机器周期计数,除硬件复位或WDT溢出复位外没有其它方法关闭WDT,当WDT溢出,将使RST引脚输出高电平的复位脉冲。3.2 存储芯片AT24C02AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM,内含2568位存储空间,具有工作电压宽 2.55.5 V 、擦写次数多 大于10000次 、写入速度快 小于10 ms 、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他是采用了I2C总线式进行数据读写的串行器
15、件,占用很少的资源和IO线,并且支持在线编程,进行数据实时的存取十分方便。AT24C02中带有的片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后,该地址寄存器自动加1,以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间,一次操作可写入多达8个字节的数据。I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。他通过SDA 串行数据线 及SCL 串行时钟线 两根线在连到总线上的器件之间传送信息,并根据地址识别每个器件。 AT24C02正是运用了2C规程,使用主从机双向通信,主机 通常为单片机 和从机 AT24C02 均可工作于接收器和发送器状态。主机产生串行时钟信号 通过SCL引
16、脚 并发出控制字,控制总线的传送方向,并产生开始和停止的条件。无论是主机还是从机,接收到一个字节后必须发出一个确认信号ACK。AT24C02的控制字由8位二进制数构成,在开始信号发出以后,主机便会发出控制字,以选择从机并控制总线传送的方向。图3-5 AT24C02的电路接线图图中AT24C02的1、2、3脚是三条地址线,用于确定芯片的硬件地址。在AT89C51试验开发板上它们都接地,第8脚和第4脚分别为正、负电源。第5脚SDA为串行数据输入/输出,数据通过这条双向I2C总线串行传送,在AT89C51试验开发板上和单片机的P3.5连接。第6脚SCL为串行时钟输入线,在AT89C51试验开发板上和
17、单片机的P3.6连接。SDA和SCL都需要和正电源间各接一个5.1K的电阻上拉。第7脚需要接地。24C02中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后,该地址寄存器自动加1,以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间,一次操作可写入多达8个字节的数据。1VSS电源地9D2Data I/O2VDD电源正极10D3Data I/O3V0液晶显示偏压信号11D4Data I/O4RS数据/命令选择端(H/L)12D5Data I/O5R/W读写选择端(H/L)13D6Data I/O6E使能信号14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正极
18、8D1Data I/O16BLK背光源负极3.3.2 主要技术参数1602型LCD的主要技术参数如下表所示: 表3-4 1602型LCD的主要技术参数显示容量16X2个字符芯片工作电压4.55.5V工作电流2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压5.0V字符尺寸2.95X4.35 WXH mm3.3.3 基本操作程序读状态:输入:RS L,RW L, E H 输出:D0D7 状态字读数据:输入:RS H,RW H, E H 输出:无写指令:输入:RS L,RW L, D0D7 指令码,E 高脉冲 输出:D0D7 数据写数据:输入:RS H,RW L, D0D7 数据, E 高脉冲 输出:无3.4
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- 关 键 词:
- 单片机 密码锁 毕业设计 课程设计
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