一、设计目的
1.1课题简介
如何实现防盗是很多人关心的问题，传统的机械锁由于其构造简单，被撬的事件屡见不鲜，使人们的人身及财产安全受到很大威胁。电子密码锁是一种依靠电子电路来控制电磁锁的开与闭的装置，开锁需要输入正确密码，若密码泄露，用户可以随时更改密码。因此其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，可以满足广大用户的需要，现在广泛使用的有红外遥控电子密码锁，声控密码锁，按键密码锁等。
1.2课题研究目的
本设计是一种基于单片机的密码锁方案，根据基本要求规划单片机密码锁的硬件电路和软件程序，同时对单片机的型号选择、硬件设计、软件流程图、单片机存储单元的分配等都有注释。现在很多地方都需要密码锁，电子密码锁的性能和安全性大大超过了机械锁，为了提高密码的保密性，必须可以经常更改密码，以便密码被盗时可以修改密码。
本次设计的密码锁具备的功能：LED数码管显示初始状态“——————”，用户通过键盘输入密码，每输入一位密码，LED数码管相应有一位变为“P”，若想重新输入密码，只需按下“CLR”键。密码输入完毕后按确认键“#”，密码锁控制芯片将输入的密码与密码锁控制芯片中存储的密码相比，若密码错误，则不开锁，会有红灯亮提示，同时显示“Error”。若正确，则开锁，会有绿灯亮提示，同时显示“PASS”。用户可以根据实际情况随意改变密码值或密码长度，密码输入正确后可以按下“CHG”修改密码，输入新密码时每输入一位新密码相应有一位变为“H”，以便提示用户此时输入的是新密码，修改新密码时若想重新输入新密码只需按下“CLR”键即可。输入新密码后按确认键即修改成功，新密码写入单片机内部RAM中，以便以后用来确认密码的正确性。按下复位键，系统恢复初始状态，密码也恢复初始密码，本设计中初始密码是“096168”。
本次设计中硬件主要由我完成，软件主要由张振完成。
二、硬件设计
2.1概述
本系统主要由单片机最小系统、电源电路、输入键盘电路、输出显示电路、开锁电路等组成,系统框图如图1所示:
图1 系统框图 2.2最小系统
1.单片机：单片机最小系统包括单片机、晶振电路、复位电路等,最小系
统是整个系统的核心部分,也是
设计中首先应该设计的部分,其中单片机的选择直接决定着之后整个设计应该如何进行, 因为我们刚刚学完单片机,学习时是以MCS-51单片机为主的,对51系列单片机最熟悉,因此决定选用51系列单片机, 51系列单片机中Atmel89C51应用最为广
单片机最小系统
键盘电路
数码管显示
控制开锁电路 发光二极管指示
泛，且价格较低，性能完全能满足本次设计，因此决定选用AT89C51芯片。AT8 9C51外形及引脚排列如图2所示：
图2 AT89C51外形及引脚排列
AT89C51主要特性：
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·1000次写入/擦除循环
·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
2.晶振电路
图3 晶振电路
AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体一起构成自激振荡器，晶振电路如图3所示。
石英晶体振荡电路对外接电容C2和C3虽没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度，一般电容使用30pF±10pF,这里使用30pF的独石电容。
因此晶振电路中使用12M晶振，30pF独石电容。
3.复位电路
如图4所示为80C51单片机复位电路。结合实际需求，本次设计加入了手动复位。RC构成微分电路，在接电瞬间，产生一个微分脉冲，其宽度若大于2个机器周期，80C51型单片机将复位，为保证微分脉冲宽度足够大，这里取10μF电容、10KΩ电阻。若按下复位键，则C1被短路，R1两端电压为Vcc，产生的高电平时间足以使单片机复位
图4 复位电路
关于复位电路的计算如下：
AT89C51的最低复位电平是0.7Vcc
V1 为电容最终可充到的电压值
Vt 为t时刻电容上的电压值
则，
Vt=V1×[1-exp(-t/RC)]
即，
t = RC×Ln[V1/(V1-Vt)]
在C1充电到0.7Vcc前，R1上电压均大于0.7Vcc，即为有效复位电压，因此需要求电容充电到0.3Vcc的时间。
将V1=Vcc，Vt=0.3Vcc代入上式： 0.3VCC=Vcc×[1-exp(-t/RC)]
即[1-exp(-t/RC)]=0.3；
∴exp(-t/RC）=0.7
∴- t/RC=ln(0.7)
∴t/RC=ln(1.43) ln（1.43）≈0.35
也就是t=0.35RC。带入R=10K C=10μF得。
t=0.35×10K×10uf=35ms
∵时钟周期T=1／f=1／12M=1μs
∴2个机器周期=2T=4μs
∴t＞＞2μs
所以复位电路中电容选10μF电解电容，10K电阻，一只按键开关可以使电路上电复位和手动复位。
4.存储器设定电路
最小系统电路的最后部分是存储器的
设定，如果把31脚（EA）接地，则采用外
部程序存储器，如果将其接Vcc，则采用内
部程序存储器。AT89C51具有4KB可编
程闪烁存储器，足以满足本设计要求，
因此不采用外部程序存储器，即将31脚
（EA）接Vcc，如图5所示：
图5 存储器设定电路
2.3电源电路
本次设计的电源采用以前模拟电路课程设计做的直流稳压电源，电源采用LM7805三端稳压器，外形及引脚排
列如图6所示用LM7805来组成稳压电源所需的外围元
件较少，LM7805电路内部还有过流、过热及调整管的保
护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列
集成稳压IC型号中的LM78xx后面的数字代表该三端集
