基于单片机的电子密码锁设计毕业论文 .doc
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1、编号: 毕业论文(设计)题目 基于单片机的电子密码锁设计 院 (系) 计算机与信息工程学院 专 业 电子科学与技术 学生姓名 成 绩 指导教师 (职称) 2013年6月诚信声明本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)是我个人在导师指导下,由我本人独立完成。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。据我查证,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果,也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺,论文中的所有内容均真实、可信。如在文中涉及到抄袭或剽窃行为,本人愿承担由此而造成的一切后果及责任。 毕业论文(设计)作者签名:
2、 签名日期: 年 月 日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(本设计重点介绍主机设计),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,
3、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,本设计基本达到了预期的目标。 关键词:单片机;密码锁;单片机设计;电子锁AbstractAlong with the exaltation of social science and the living level of people, how carry out the family to guard against theft, this problem also change particular
4、ly outstanding.Because of the simple construct of traditional machine lock,the affairs of theft is hackneyed.the electronics lock is safer because of its confidentiality, using the vivid good, the safe coefficient is high, being subjected to the large customer close.It can carry out the key informat
5、ion to register in the main on board initial attestation, the password information encrypt etc. Go to correspond by letter the principle according to the string between 51 machines, this is easy to encrypt and protect to the passwords information random. Adopt the numerical signal codes,not only can
6、 carry out many controls of the road information, raise the anti- interference that signal deliver, reduce the mistake action,but also the power consume is low, Respond quickly,the efficiency deliver is high, work stable credibility etc. The software design adoption the design thought from top to bo
7、ttom, to make the system toward wear distribute type,turn to the direction development of small, strengthen the system and can expand the stability and circulate.Test the result enunciation, various functions of this system are already all request of this design.keyword:singlechip;cryptogram lock;si
8、nglechip design; electronics lock目录第一章 绪论11.1 课题背景11.2 课题设计目标1第二章 系统方案论证22.1 主控部分的选择22.2 密码输入方式的选择2第三章 系统总体设计和主要芯片介绍33.1 系统总体设计33.2 主要芯片介绍43.2.1 STC89C5243.2.2存储芯片AT24C0263.2.3显示电路(LCD1602)8第四章 系统硬件构成114.1 系统整体电路图114.2 单片机最小系统原理图114.3 电源输入部分124.4 键盘输入部分124.5 密码存储部分134.6 显示部分144.7 报警部分154.8 元器件采购154.
9、9 电路焊接164.9.1.焊接所需工具164.9.2电路焊接实物图17第五章 软件的设计与实现175.1设计原理185.2 主程序流程图18第六章 程序调试196.1 程序调试用到的软件及工具196.2 KEIL C51简介196.3 调试过程20第七章 结论22致谢23参考文献24附录25附录B文献翻译45附录B.1 中文翻译45附录B.2 英文原文49第一章 绪论随着人们生活水平的提高和安全意识的加强,对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把守护门的铁将军,人们对它要求甚高,既要安全可靠的防盗,又要使用方便,这也是制锁者长期以来研制的主题。随着电子技术的发展,各类电子产品应运而生,电子
10、密码锁就是其中之一。1.1 课题背景 由于电子锁的密钥量(密码量)极大,可以与机械锁配合使用,并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码,无需携带金属钥匙,免除了人们携带金属钥匙的烦恼,而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多,例如数码锁,指纹锁,磁卡锁,IC卡锁,生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。1.2 课题设计目标本设计采用STC89C52单片机为主控芯片,通过软件程序组成电子密码锁系统,能够实现:1 正确输入密码前提下,开锁提示;2 错误输入密码情况下,蜂鸣器报警;3 密码可以根据用户需要更改;4 断电存储功能第二章 系统方案论证 系统从主控部分和密码输入方式
11、两方面进行论证2.1 主控部分的选择方案一: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,将密码保存在JK触发器中,与输入密码通过比较器比较,判断结果是否相符合。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单,但控制的准确性和灵活性差,故不采用。 方案二:采用以单片机为核心的控制方案 选用单片机作为系统的核心部件,实现控制与处理的功能。单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)及其引脚资源,外接液晶显示(LCD),键盘输入等实现数据的处理传输和显示功能,基本上能实现设计指标,因此综合考虑,本系统采用方
12、案二。2.2 密码输入方式的选择方案一:指纹输入识别 指纹识别技术主要涉及四个功能:读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像,然后要对原始图像进行初步的处理,使之更清晰,再通过指纹辨识软件建立指纹的特征数据。软件从指纹上找到被称为节点(minutiae)的数据点,即指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置,这些点同时具有七种以上的唯一性特征。通常手指上平均具有70个节点,所以这种方法会产生大约490个数据。这些数据,通常称为模板。通过计算机模糊比较的方法,把两个指纹的模板进行比较,计算出它们的相似程度,最终得到两个指纹的匹配结果,从而判断输入结果的正确与否。考
13、虑到本方案软硬件太过复杂,而且成本也高,故不采用。方案二:矩阵键盘输入识别 由各按键组成的矩阵键盘每条行线和列线都对应一条I/O口线,键位设在行线和列线的交叉点,当一个键按下就会有某一条行线与某一条列线接触,只要确定接触的是哪两条线,即哪两个I/O口线,就可以确定哪一个键被触动。行线设计成上拉口线,初始时被置高电位,列线悬空,初始置低。通过不断读行线口线,或者中断方式触发键位扫描。当发现有键按下,将列线逐一置低,其他列线置高,读行线口线。当某条列线置低时,某条行线也被拉低,则确定这两条线的交点处的按钮被按下。每个按键都可通过程序赋予功能,从而完成密码识别。本方案简单易行,故采用。第三章 系统总
14、体设计和主要芯片介绍 系统主要芯片有STC89C52,AT24C02及液晶等3.1 系统总体设计本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码,后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比,从而判断密码是否正确,然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警,实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可。系统整体框图如图3.1所示: 中央控制芯片 AT89C52 电源电路 AT24C02密码保护 键盘输入电路 显示电路 报警电路 图3.1 系
15、统结构框图各模块功能如下:1矩阵键盘输入模块:分为密码输入按键与几个功能按键,用于完成密码锁输入功能。2显示模块:用于完成对系统状态显示及操作提示功能。3报警电路:用于完成输错密码时候的警报功能。4密码存储模块:用于完成掉电存储功能,使修改的密码断电后仍能保存。5电源模块:用于对系统电路提供+5V的直流电压3.2 主要芯片介绍3.2.1 STC89C52 STC89C52是美国Atmel公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256bytes的随机存取数据存储器(RAM),STC89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出
16、(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线。主要功能特性:兼容MCS51指令系统。8k可反复擦写(1000次)Flash ROM,32个双向I/O口,256x8bit内部RAM,时钟频率0-24MHz,可编程UART串行通道。3个16位可编程定时/计数器中断,2个串行中断,2个外部中断源,共6个中断源,2个读写中断口线。其引脚排列图如下图3.2:图3.2 STC89C52的引脚排列引脚功能如下:Vcc:电源电压GND:地P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8个
17、TTL逻辑门电路,对端口P0写“1”时,可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。P1口:P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”,通过内部的上拉电阻把端
18、口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVXRI指令)时,P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时,它们被内部上位电阻拉高并可作为输入端口。此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL)。P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能,如下表3.1所示:表3.1 P3口的第
19、二功能端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INT0(外中断0)P3.3INT1(外中断1)P3.4T0(定时/计数器0)P3.5T1(定时/计数器1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)RST:复位输入 。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片复位。ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许) 输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将
20、跳过一个ALE脉冲。EA/VPP:外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000HFFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。3.2.2存储芯片AT24C02AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型E?PROM,内含2568位存储空间,具
21、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I?C总线式进行数据读写的串行器件,占用很少的资源和I/O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,
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