[其它]超市存物柜密码锁毕业设计.doc
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1、长沙航空职业技专科毕业设计(论文)摘要在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁,人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。在安全技术防范领域,具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替了传统的机械式密码锁,电子密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。本文从经济实用的角度出发,采用美国Atmel公司的单片机AT89S51作为主控芯片与数据存储器单元,结合外围的矩阵键盘输入、12864液晶显示、报警、开锁等,用C语言编写的主控芯片控制程序与EEPROM AT24C02
2、读写程序相结合,并用Keil软件进行编译,设计了一款可以多次更改密码,具有报警功能的电子密码控制系统。这种密码锁的电路设计具有防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、修改密码等多种功能。密码长度可变、保密性强、灵活性高、应用日益广泛。关键字:AT89S52;24C02;12864;继电器AbstractIn the daily life and the work, the way to the houses and departments safe guard, units document file, the financial reporting as well as some indi
3、vidual material preservation almost need many locks. If we use tradition mechanical key to open, the people often must carry many keys, but it is not extremely convenient. If the key lost, the security will decline greatly. In the safety work guard domain, the lock with security warning function ele
4、ctronic combination have replaced the traditional mechanical combination lock gradually, the electronic combination lock have the highly security, the lowly cost , the lowly power wastage, easy to operate and so on merits. This article is based on the economical and practical point of view, uses the
5、 United States Atmel Corporation AT89S51 microcontroller as a master chip and the data memory unit, it combines with the external matrix keyboard input, LCD digital display, alarm, unlock and so on circuits, dominates by the C programming language chip EEPROM of the control procedures and carries on
6、 the translation with Keil software, the password can be changed many times, the electronic the password control also has the alarming function. This password lock circuit design has anti-test button input, intelligent control lock, unlock, alarm and change the password multiple functions. Password
7、length can be changed, great security and high flexible than others, it is widely used.Key word: AT89S52 devices; 24 C02; 12864; relay长沙航空职业技专科毕业设计(论文)目录摘要I目录I第一章 绪论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2第二章 总体设计方案32.1设计要求32.2密码锁的论证与选择32.2.1 方案一:采用数字电路控制32.2.2 方案二:采用以单片机为核心的控制方案32.3系统总体设计4第三章 硬件
8、单元模块设计53.1微处理模块53.1.1主要元件介绍53.1.2微处理模块电路63.2存储模块63.2.1主要元件介绍63.2.2 24c08管脚功能:73.2.3时序图73.2.4存储模块电路83.3输入模块93.4电源模块103.5开关锁模块103.6报警模块113.7显示模块113.8红外模块电路原理图12第四章 软件设计144.1软件工作流程144.2密码修改流程16第五章 调试与实现175.1硬件调试175.2软件调试175.3软件调试心得185.4结果分析195.5 Proteus仿真195.6 PCB板制作20第六章 总结与展望22致 谢23参考文献24附录1元器件清单25附录
9、2 程序清单26附录3成品实物图40长沙航空职业技专科毕业设计(论文)第一章 绪论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。其特点如下: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,用户可以随时更改密码,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。4.无
10、活动零件,不会磨损,寿命长。5.使用灵活性好,不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。6.电子密码锁操作简单易行,一学即会。1.2 电子密码锁的发展趋势日常生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁,其钥匙容易丢失;保险箱主要用机械密码锁,其结构较为复杂,制造精度要求高,成本高,且易出现故障,人们常需携带多把钥匙,使用极不方便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。针对这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开锁,为满足人们对锁的使用要求,增加其安全性,用密码代替钥匙的密码锁应运而生。由于电子器件所限,以前开发的电子密码锁,其种
11、类不多,保密性差,最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的,制作简单但很不安全,在后为多是基于EDA来实现的,其电路结构复杂,电子元件繁多,也有使用早先的20引角的2051系列单片机来实现的,但密码简单,易破解。随着电子元件的进一步发展,电子密码锁也出现了很多的种类,功能日益强大,使用更加方便,安全保密性更强,由以前的单密码输入发展到现在的,密码加感应元件,实现了真真的电子加密,用户只有密码或电子钥匙中的一样,是打不开锁的,随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。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
12、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,组合使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
13、误将报警。密码可以有用户自己修改设定,锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入就的密码,在输入新密码的时候要二次确认,以防止误操作。第二章 总体设计方案2.1设计要求1.能检测柜中有无物品。2.密码错误自锁。3.液晶在线显示。4.按键操作。5.具有开锁功能。2.2密码锁的论证与选择2.2.1 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10秒(一般情况下,用户不会超过10秒
14、,若用户觉得不便,还可以修改)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。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。2.2.2 方案二:采用以单片机为核心的控制方案由于单片机种类繁多,各种型号都有其一定的应用环境,因此在选用时要多加比较,合理选择,以期获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑:性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性,除了以上的一些的还有一些最基本的比如:中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内
15、有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到:开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计选用单片机AT89S52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I/O端口,及其控制的准确性,实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制,外接AT24C02芯片用于密码的存储,外接12864液晶显示器用于显示作用。当用户需要开锁时,先按键盘开锁键之后按键盘的数字键09输入密码。密码输完后按下确认键,如果密码输入正确则开锁,不正确显示密码错误重新输入密码,当三次密码错误则发出报警;当用户需要修改
16、密码时,先按下键盘设置键后输入原来的密码,只有当输入的原密码正确后才能设置新密码。新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储,密码修改成功。可以看出方案二控制灵活准确性好且保密性强还具有扩展功能,根据现实生活的需要此次设计采用此方案。2.3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
17、铁吸合线圈即可,当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。本系统共有两部分构成,即硬件部分与软件部分。其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分、红外部分组成,软件部分对应的由主程序、初始化程序、12864显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、建功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序,红外线程序等组成。其总体框架如图2-1所示。AT89C52红外电路复位电路密码存储电路晶振电路输入电路显示电路报警电路开锁电路图2-1第三章 硬件单元模块设计3.1微处理模块3.1.1主要元件介绍AT89S52是一种低功耗
18、、高性能CMOS8位微控制器,具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至0Hz
19、 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止,如图3.1所示。图3.1 AT89S52 单片机引脚排列图长沙航空职业技专科毕业设计(论文)3.1.2微处理模块电路单片机系统由AT89S51芯片、时钟电路和复位电路三部分组成,主要是控制和处理各模块电路的数据输入、数据输出、显示、报警,红外检测等,如图3.2所示。图3.2 微处理模块电路3.2存储模块AT24C02是一个I2C总线接口E2PROM存储器,用于存储电子密码锁的密码
20、数据。3.2.1主要元件介绍AT24C02是美国ATEML公司生产的低功耗COMS型,I2C总线接口的E2PROM存储器,其内含256x8为存储空间,具有工作电压宽(2.5V5.5V)、擦写次数多(大于1000次)、写入速度快(小于10mS)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。采用了I2C总线进行数据读写的串行器件,占用很少的资源和I/O线,而且支持在线编程,实时存取数据十分方便,如图3.3所示。图3.3 24C02引脚排列图3.2.2 24c08管脚功能:管脚描述:SCL:串口时钟24c08串口时钟输入管脚用于产生机器件所有数据发送或接收的时钟,这是一个输入管脚。SDA:串口数据地址
21、24C08双向串行数据地址管脚用于器件所有数据的发送或接收,SDA是一个开路输出管脚,可与其他开路输出或集电极开路输出进行或(wire-OR)。A0、A1、A2、A3:器件地址输入端这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址,当这些脚悬空时默认值为0,(24C01除外)。使用24C08时最多只可以连接2个器件,所有地址管脚A0、A1、A3都未使用,管脚可以连接到VSS或悬空,如果只用到一个24C08A2管脚可以连接到VSS或悬空。WP:写保护如果WP管脚连接到VCC所有内容都被写保护(只能读取)。当WP连接到VSS或被悬空,允许器件进行正常的读/写操作。表3.4 24C02引脚说明引脚说明功能A
22、0、A1、A2器件地址选择SDA串行数据/地址SCL串行时钟WP写保护VCC+1.86.0VVSS地端3.2.3时序图II2C总线协议定义:1.只有在总线空闲时候才允许启动数据传送。2.在数据传送过程中,当时钟线为高电平是,数据线必须保持稳定状态,不允许有跳变。时钟线为高电平时,数据线的任意电平变化将被看作总显的起始或停止信号。起始信号:时钟线保持高电平期间,数据线电平从高到底的跳变作为IIC总线的起始信号。停止信号:时钟线保持高电平期间,数据线电平从低电平到高电平的跳变作为IIC总线的停止信号。图3.5 24C02时序图3.2.4存储模块电路图中上拉电阻的作用是减少AT24C02的静态功耗,
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