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基于51单片机控制的电子密码锁设计摘要：本设计以单片机以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，实现要是信息在主机的初步认证注册、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，这便对于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，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，增强系统可扩展性和运行的稳定性。
测试结果表明，本系统各功能已达到本设计的所有要求。
关键词：AT89C51；密码锁；单片机设计；电子锁目录摘要 (1)关键词 (1)第一章密码锁的简介及现况 (1)1.1引言 (1)1.2电子密码锁的简介 (1)1.3电子密码锁发展趋势 (2)1.4本设计所要实现的目标 (2)1.5设计的密码锁的功能 (2)第二章设计方案的选择 (3)2.1方案的论证与比较 (3)第三章单片机的组成 (4)3.1AT89C51单片机的简介 (4)3.2电路图的绘制 (7)第四章单片机硬件资源 (7)4.1开锁机构 (7)4.2按键电路设计 (8)4.3显示电路设计 (10)4.4AT89C51单片机复位方式 (11)4.5密码锁的电源电路设计 (12)第五章程序调试 (13)5.1程序调试用到的软件及工具 (13)5.2KEIL C51简介 (14)5.3调试过程 (14)5.4调试、仿真与实现 (15)第六章软件设计 (16)6.1系统软件设计的总统思想 (16)6.2各子程序设计 (17)1 键盘扫描子程序 (17)2 LED显示子程序 (18)3 密码比较和报警程序 (19)设计总结与展望 (21)致谢 (22)附录：总原理图 (22)参考文献 (24)第一章密码锁的简介及现况1.1引言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。
单片机电子密码锁设计一、设计背景随着科技的不断发展，传统的机械锁已经不能满足人们对于安全性和便捷性的需求。
电子密码锁具有保密性好、操作方便等优点，逐渐取代了传统机械锁。
单片机作为一种集成度高、功能强大的微控制器，为电子密码锁的设计提供了良好的硬件基础。
二、系统总体设计本电子密码锁系统主要由单片机控制模块、键盘输入模块、显示模块、存储模块和开锁控制模块等部分组成。
单片机控制模块是整个系统的核心，负责处理输入信息、控制各个模块的工作以及进行密码的验证和存储。
键盘输入模块用于用户输入密码，通常采用 4×4 矩阵键盘，可实现数字 0 9 以及确认、取消等功能按键的输入。
显示模块用于显示系统的相关信息，如输入的密码、提示信息等。
常见的显示方式有液晶显示屏（LCD）和数码管显示。
存储模块用于存储设置的密码，以便系统在断电后仍能保存密码信息。
EEPROM 存储器具有掉电不丢失数据的特点，适合用于密码存储。
开锁控制模块在密码验证通过后，控制电磁锁或电机等执行机构完成开锁动作。
三、硬件设计1、单片机选型选择一款合适的单片机是系统设计的关键。
常用的单片机有 51 系列、STM32 系列等。
51 系列单片机价格低廉、开发简单，适合本设计的需求。
2、键盘接口电路采用行列式扫描的方式实现 4×4 矩阵键盘的接口电路。
通过单片机的 I/O 口依次扫描行线和列线，判断按键的按下状态。
3、显示电路如果选择液晶显示屏（LCD），则需要通过单片机的并行接口或串行接口与 LCD 控制器进行通信，实现字符和图形的显示。
数码管显示则相对简单，通过单片机控制数码管的段选和位选信号即可。
4、存储电路EEPROM 存储器通过 I2C 总线与单片机连接，单片机通过发送特定的指令和数据来实现对 EEPROM 的读写操作。
5、开锁控制电路使用继电器或三极管驱动电磁锁或电机，单片机输出高电平或低电平来控制开锁电路的通断。
四、软件设计1、主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、显示模块的初始化、存储模块的初始化等。
基于51单片机电子锁设计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，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，本系统各项功能已达到本设计的所有要求。
关键词:单片机；密码锁；单片机设计，电子锁。
Electronic Lock Design with 51 Serires Single Chip ControllerAbstractAlong 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 particularly 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 information 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 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 bottom, 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;singlechip design; electronics lock.目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 电子密码锁的背景 (1)1.3 电子锁设计的意义的本设计特点 (2)2.系统设计 (3)2.1系统总设计结构图 (3)2.2．开锁机构设计 (3)2.2.1主控芯片AT89C51单片机的简介 (4)3系统硬件设计 (6)3.1键盘设计 (6)3.2系统电路设计： (8)3.2.1 晶振时钟电路 (8)3.2.2复位电路设计 (8)3.2.3串口引脚功能介绍 (8)3.2.4 其它引脚 (9)3.3电路图的绘制 (9)3.3.1 PROTEL 99 SE简介： (12)3.4原器件采购 (14)3.5电路焊接 (14)4.软件设计 (17)4.1 系统软件设计整体思路 (17)4.2系统软件设计流程图 (18)5 程序调试 (19)5.1 程序调试用到的软件及工具 (19)5.2 KEIL C51简介 (19)5.3 调试过程 (19)6 设计总结与展望 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)1 绪论1.1 引言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，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的喜爱。
基于单片机控制的电子密码锁设计目录摘要 (I)关键词 (I)Abstract ................................................................................................................... I I Key words ............................................................................................................... I I 1 绪论. (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题的目的和意义 (1)1.3 电子密码锁发展趋势 (1)1.4 本设计完成的工作 (2)2 总体方案设计 (2)2.1 电源模块 (3)2.2主控制器模块 (3)3 硬件实现及单元电路设计 (4)3.1 主控制模块 (4)3.2 单片机的时钟电路与复位电路设计 (4)3.3 单片机管脚说明 (5)3.4 键盘电路设计 (6)3.5 数码管显示电路设计 (6)3.6 存储芯片电路设计 (7)3.7 报警电路 (7)3.8 密码锁电路 (7)4 红外遥控电路设计 (8)4.1 红外通信基本原理 (8)4.2红外通信标准 (9)4.3 红外线遥控原理 (10)4.4 主要模块设计 (10)5 系统软件设计方案 (11)5.1 主程序流图 (11)5.2 开锁软件设计 (12)6 系统的安装与调试 (15)6.1硬件的安装 (15)6.2单片级密码锁的仿真 (16)结论 (16)致谢 ...................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献 (17)附录1 整机电路原理图 (18)附录2 部分源程序 (18)附录3：实物图 (27)基于单片机控制的电子密码锁设计摘要：本设计研究的对象是单片机密码锁，单片机密码锁由硬件和软件组成，硬件部分有电源输出电路、晶振电路、复位电路、键盘接口电路、开锁电路、报警电路、继电器、以及51单片机组成。
毕业设计论文基于单片机的电子密码锁设计目录1. 引言 (1)1.1课题背景和意义 (1)1.2 电子密码锁发展趋势 (1)2.总体设计方案 (1)2.1 电子密码锁设计的具体要求 (1)2.2总体设计方案 (2)2.3系统总体设计原理 (3)3．电子密码锁的硬件设计 (4)3.1 主控芯片STC89C52 (4)3.2存储电路 (5)3.3 LCD显示模块 (6)3.4 单片机最小系统 (7)3.5 报警电路 (8)3.6 开锁电路 (8)3.7 键盘输入模块 (9)4.电子密码锁的软件设计 (9)4.1 主程序 (9)4.2 按键软件设计 (10)4.3密码设置软件设计 (11)4.4 开锁软件设计 (12)5. 调试与实现 (13)5.1 软件调试 (13)5.2 Proteus仿真 (14)5.3 Protel99 SE 电路设计 (15)5.4 硬件调试 (16)6.结论 (19)参考文献 (21)1. 引言1.1课题背景和意义随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。
由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。
本设计利用单片机及附加电子元器件实现数据采集和控制算法，来完成某一实际功能，检验并提高同学对整体电路设计和把握能力，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。
同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。
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，电子密码锁就是其中之一。
据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。
常州机电职业技术学院毕业设计（论文）说明书作者：***** 学号：******系部：电气工程系专业：电子设备维修题目：基于单片机控制的电子密码锁的设计指导者：***** *****评阅者：年月毕业设计（论文）中文摘要在科技高速发展的今天，如何实现有效的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，容易被撬开，不能有效的防住“梁上君子”，如何解决好这个大难题？为了满足现代人高节奏，方便，时尚的潮流，实现智能化生活，数字化生活，电子密码锁出现了，由于其稳定性高，使用灵活方便，电子密码锁受到了广大用户的喜爱，同时也被广泛的运用到人们的日常生活中，使用电子密码锁已近成为了一种趋势了。
以单片机A T89C51作为密码锁监控装置的检测和控制核心，根据51单片机之间的串行通信原理，对密码信息随机加密和保护。
采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势，提高信号传输的抗干扰性，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。
软件设计采用模块化设计思想，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。
关键词：单片机密码锁矩阵式键盘目录1引言.......................................... 错误！未定义书签。
1.1 电子密码锁的定义........................ 错误！未定义书签。
1.2 电子密码锁的发展........................ 错误！未定义书签。
2系统的方案和原理.. (2)2.1 设计的方案 (2)2.2 密码锁的工作原理 (2)3系统的硬件设计 (3)3.1 系统框图及AT89C51的介绍 (3)3.2密码锁电路总体结构 (3)3.3输入电源的设计 (7)3.4按键部分的处理 (8)3.4.1矩阵式键盘的原理图 (9)3.4.2矩阵式键盘的按键识别 (10)3.5数码管显示的处理 (11)4系统的软件设计 (13)4.1储存芯片AT24C02 (13)4.2密码储存电路 (14)4.3主程序的流程图 (15)4.4复位系统的设计 (16)4.5开锁部分的处理 (17)4.6报警电路的选择 (19)4.7晶振电路............................... 错误！未定义书签。
第1节引言1.1 电子密码锁概述随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的提高，安全成为现代居民最关心的问题之一。
而锁自古以来就是把守门的铁将军，人们对它要求甚高，即要求可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。
传统的门锁既要备有大量的钥匙，又要担心钥匙丢失后的麻烦。
另外，如：宾馆、办公大楼、仓库、保险柜等，由于装修施工等人住时也要把原有的锁胆更换，况且钥匙随身携带也诸多便。
随着单片机的问世，出现了带微处理器的密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化、科技化等功能。
从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性。
目前西方发达国家已经大量应用智能门禁系统，可以通过多种的更加安全更加方便可靠的方法来实现大门的管理。
但电子密码锁在我国的应用还不广泛，成本还很高，希望通过不断地努力使电子密码锁能够在我国及居民日常生活中得到广泛应用，这也是一个国家生活水平的体现。
很多行业的许多地方都要用到密码锁，随着人们生活水平的提高，如何实现家庭或公司的防盗这一问题也变的尤其突出，传统的机械锁由于其构造简单，被撬的事件屡见不鲜，再者，普通密码锁的密码容易被多次试探而破译，所以，考虑到单片机的优越性，一种基于单片机的电子密码锁应运而生。
电子密码锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲睐。
设计本课题时构思的方案：采用以AT89C2051为核心的单片机控制方案；能防止多次试探而不被破译，从而有效地克服了现实生活中存在的许多缺点。
1.2 本设计主要任务（1）共8位密码，每位的取值范围为1～8。
（2）用户可以自行设定和修改密码。
（3）按每个密码键时都有声、光提示。
（4）若键入的8位开锁密码不完全正确，则报警5秒钟，以提醒他人注意。
（5）开锁密码错3次要报警10分钟，报警期间输入密码无效，以防窃贼多次试探密码。
（6）键入的8位开锁密码完全正确才能开锁，开锁时要有1秒的提示音。
（7）密码键盘上只允许有8个密码按键和1个发光管。
毕业设计论文题目：电子密码锁控制电路的设计姓名：专业：指导老师：完成日期：1 引言随着人们对安全的重视和科技的发展。
对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。
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。
具有报警功能的电子密码锁保密性高，使用灵活性好，安全系数高，密码锁设计方法合理.简单易行，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有推广价值。
电子密码锁采取电子电路控制，通过密码输人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。
这种应用以单片机或FPGA芯片为核心，通过编程来实现整体基本功能和安全性要求。
2电子密码锁系统设计2.1电子密码锁功能简述用户通过键盘输入密码.确认后系统调用密码比较判断函数，如果密码在规定的时间内愉人正确，单片机输出开门信号开锁。
如果在规定的时间内没完成密码的输人，系统自动清除所输人的密码，并提示重新输人。
用户发现愉入错误时，可以清除重愉。
密码输人后，通过验证和多位校验后，如果密码错误则启动报警系统。
当密码错误次数达到3次时，系统将锁定键盘一段时间，时间到后系统自动启动键盘愉人。
初始密码由系统设定，用户可根据自己的要求设定密码，修改密码时需要首先匹配旧密码，如果输人旧密码错误则系统报警并自动退出密码修改状态。
旧密码正确则可以输人新密码，新密码的输人需要两次对比确认。
系统设定密码为6位，当输入新密码不为6位或两次输人的新密码不一致时密码修改失败，系统报警并自动退出密码修改状态。
如果输人的新密码为6位且两次输人的新密码一致则修改密码成功。
2.2系统硬件设计系统以A了习9砧l单片机为核心来控制密码锁的密码输人，密码显示，密码比较判断，开锁，报警指示数及密码的存储等功能。
利用单片机灵活的编程设计和丰富的10端口，及其控制的准确性，不仅能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。
其原理如图1所示。
系统的设计包括硬件和软件两大部分。
基于单片机的电子密码锁设计基于单片机的电子密码锁设计单片机是典型的嵌入式微控制器，由运算器，控制器，存储器，输入输出设备等构成，相当于一个微型的计算机。
下面是小编为你带来的基于单片机的电子密码锁设计，欢迎阅读。
摘要：随着电子技术的发展，人们对锁的需求越来越多，所以各种各样的电子锁层出不穷，未来电子密码锁的市场将非常广阔。
这次设计是以STC89C51单片机为技术控制核心，显示部分选用了1602液晶显示，密码储存模块采用AT24C02芯片，结合设计的外围报警模块，矩阵键盘输入模块，继电器模块完成了电子密码锁的设计。
关键词：密码锁；单片机；液晶显示一、引言（一）设计的背景和研究意义。
自从人类脱离原始社会、开始有私有财产的概念以来，锁就成为了人们生活中的重要组成部分。
随着科技的发展，电子密码锁被越来越多的人所接受，它已经在生活中随处可见了. 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。
因为电子密码锁的更安全性、更便宜、易操作，越来越多人开始关注这一领域。
随着单片机的迅速发展，其应用领域越来越广泛，将其应用到保密和安全方面是相当可靠，相当有意义的。
基于单片机的电子密码锁的研究在保护财产和人身安全方面可以给人们带来更多更好的选择（二）设计的主要环节。
设计的主要方案如下：（1）控制模块采用STC89C51为控制中心模块。
（2）键盘输入采用4x3的共阴极键盘输入可以节省IO口的使用。
（3）显示模块采用液晶显示密码的输入和修改等提示。
（4）报警模块通过蜂鸣器和LED灯闪烁来完成。
（5）继电器用来控制密码锁的开关。
二、系统的硬件原理图硬件设备是以单片机为核心，结合电源电路、密码储存电路、显示电路、报警电路和继电器电路等外围设备来完成设计要求。
其原理框图如图1。
三、系统硬件部分设计（一）AT24C02 EEPROM存储器。
用户在使用电子密码锁的时候若更改了系统的初始密码，密码锁系统断电之后密码就容易丢失，而曾加了AT24C02就能把密码储存起来防止丢使。
文章编号:1671-1742(2009)04-0341-05基于单片机的电子密码锁控制电路设计周 鑫, 何建新, 刘 琥(成都信息工程学院电子工程学院,四川成都610225) 摘要:设计以AT 89S51单片机为核心器件,结合按键电路、L ED 数码管显示电路、存储电路、报警指示电路和开锁机构,利用单片机灵活的编程设计和丰富的I /O 端口,及其控制的准确性通过软件程序来控制整个系统实现电子密码锁的基本功能。
系统能实现密码的输入、清除、显示,限时输入完整密码,密码正确开锁,超时报警,超位报警,密码错误次数超次锁定键盘,系统设定初始密码和用户修改密码功能。
系统功能实用,成本较低,具有一定的实用价值。
关 键 词:单片机;电子密码锁;扫描中图分类号:T P309.1 文献标识码:A 收稿日期:2008-11-17;修订日期:2008-12-291 引言随着人们对安全的重视和科技的发展,对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。
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。
具有报警功能的电子密码锁保密性高,使用灵活性好,安全系数高,密码锁设计方法合理,简单易行,成本低,符合住宅、办公室用锁要求,具有推广价值。
电子密码锁采取电子电路控制,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。
这种应用以单片机或FPGA 芯片为核心,通过编程来实现整体基本功能和安全性要求。
2 电子密码锁系统设计2.1 电子密码锁功能简述用户通过键盘输入密码,确认后系统调用密码比较判断函数,如果密码在规定的时间内输入正确,单片机输出开门信号开锁。
如果在规定的时间内没完成密码的输入,系统自动清除所输入的密码,并提示重新输入。
用户发现输入错误时,可以清除重输。
密码输入后,通过验证和多位校验后,如果密码错误则启动报警系统,当密码错误次数达到3次时,系统将锁定键盘一段时间,时间到后系统自动启动键盘输入。
初始密码由系统设定,用户可根据自己的要求设定密码,修改密码时需要首先匹配旧密码,如果输入旧密码错误则系统报警并自动退出密码修改状态。
旧密码正确则可以输入新密码,新密码的输入需要两次对比确认。
系统设定密码为6位,当输入新密码不为6位或两次输入的新密码不一致时密码修改失败,系统报警并自动退出密码修改状态。
如果输入的新密码为6位且两次输入的新密码一致则修改密码成功。
2.2 系统硬件设计系统以AT89S51单片机为核心来控制密码锁的密码输入,密码显示,密码比较判断,开锁,报警指示以及密码的存储等功能。
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,不仅能实现基本的密码锁功能,还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。
其原理如图1所示。
系统的设计包括硬件和软件两大部分。
其中硬件部分主要由以下几个模块组成:单片机系统:该部分主要是使单片机能稳定工作,来控制整个系统实现密码锁的功能。
开锁电路:系统中采用单片机输出开锁信号驱动电磁锁驱动电路直接开电磁锁的方式,同时开锁也可以通过红外遥控的方式来控制。
第24卷第4期2009年8月成 都 信 息 工 程 学 院 学 报JOURNAL OF CHENGDU UNIVERSIT Y OF INFORM ATION TECHNOLOGY Vol .24No .4Aug .2009按键电路:采用行列式矩阵键盘作为密码输入按键,可以节约单片机的输入/输出端口减少硬件的复杂程度。
图1 电子密码锁系统框图显示电路:由于液晶显示器价格昂贵,而且显示部分不是本系统的重要部分,因此采用LED 数码管作为显示器件。
存储电路:选用I 2C 总线器件作为存储器件,占用的单片机端口少,而且存储信息有效期长,硬件电路简单,成本也较低。
报警指示电路:选用LED 灯作为报警指示电路,其硬件电路简单,成本低能比较直观地起到报警指示作用。
报警指示可以采用蜂鸣器、语音芯片等。
2.2.1 单片机及显示系统图2 单片机及显示电路原理图如图2所示,单片机为整个系统的核心,要保证系统的稳定和出错后的恢复,一定要考虑设置复位电路和合理的振荡电路。
由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的,所以退外部时钟信号的占空比没有特殊的要求,最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。
在振荡电路中采用12M 石英晶体和20PF 电容做振荡电路。
单片机作为主控芯片,其主要作用是控制各个外围电路的协调工作,其主要功能是通过软件实现的,该部分内容在软件设计中详细讲解。
图3 密码锁开锁机构示意图显示电路采用最常用的LED 数码管有足够的亮度,耗电与发热均很少,并可在单一+5V 电源下工作。
软件译码是将各数码管的笔划信息构成一个表格预存于内存,以后根据要显示的每一数码执行一段查表程序,查得相应笔划信息再送数码管显示。
硬件译码采用CD4511、74LS46、74LS47、74LS48等BCD 码7段锁存、译码、驱动芯片直接译出笔划信息。
结合实际显示需求,系统采用两个4位LED 共阴数码管组成的8位LED 数码管(其中前两位在系统上电工作时显示“P —”提示用户输入密码,后6位用来对应显示用户输入的6位密码)来动态显示用户输入的密码信息。
译码采用软件译码方式。
2.2.2 电子锁电路电子锁电路中最重要的部分就是开锁机构电路,通过单片机送给开锁执行机构电路,电路驱动电磁锁吸合,从而达到开锁的目的。
其原理如图3所示。
当用户输入的密码正确而且是在规定的时间(10S )输入的话,单片机便输出开门信号,送到开锁驱动电路,342成 都 信 息 工 程 学 院 学 报 第24卷然后驱动电磁锁,达到开门的目的。
其实际电路如图4所示。
图4 密码锁开锁机构电路图图5 存储电路开锁机构由驱动电路和执行开锁电路两级组成。
由D1、R1、T1组成驱动电路,其中T1可以选择普通的小功率三极管如9014、9018都可以满足要求,D1作为开锁的提示。
由D2、C 、T2组成执行开锁电路,其中D2、C 是为了消除电磁锁可能产生的反向高电压以及可能产生的电磁干扰从而起到保护电路的作用。
T11可选用中功率的三极管如8050,电磁锁的选用要视情况而定,但是吸合力要足够且由一定的余量。
当单片机输入开门信号时驱动电路T1导通从而D1发光提示开锁,同时驱动T2,T2导通执行开锁。
图6 软件流程图2.2.3 存储电路设计存储电路主要作用是存储密码,提供校验码以在密码判定的时候作为密码安全性的一道屏障。
存储电路如图5所示,采用ATM EL 公司推出的容量为512KB 的串行电可擦除、可编程存储芯片AT24C512设计,传输方式为I2C总线。
这样设计的优点在其简单性和处理的高效性上。
一般A0、A1、WP 接VCC 或GND ,SC L 、SDA 接上拉电阻(上拉电阻的阻值可参考有关数据手册选择,通常可选5K 到10K 的电阻,设计中选用的电阻阻值为10K )后再接单片机的普通I /O 口,即可实现单片机对AT24C512的操作。
在对AT24C512开始操作前,需要先发一个8位的地址字来选择芯片以进行读写。
其中要注意“10100”为AT24C512固定的前5位二进制;A0、A1用于对多个AT24C512加以区分;R /W 为读写操作位,为1时表示读操作,为0时表示写操作。
AT24C512内部有512页,每一页为128字节,任一单元的地址为16位,地址范围为343第4期 周鑫等:基于单片机的电子密码锁控制电路设计344成 都 信 息 工 程 学 院 学 报 第24卷0000～0FFFFH。
2.3 系统软件设计系统软件流程图如图6所示,在整个软件设计流程中,键盘扫描及识别,密码校验和定时器程序比较重要。
键盘扫描电路中,扫描键盘时采用逐列扫描的方式,依次对1、2、3、4列按键循环扫描(P3口低四位连接键盘的行线,高四位连接键盘的列线)。
扫描时先对单片机P3口赋0x ff,同时对与要扫描那列按键相连的单片机端口赋低电平,再将P3口的值与0x0f相与使低四位有效,如果按键被按下则与被按下那个按键相连接的单片机端口的电平将被拉到低电平,通过判断P3口的值就可以判断出是哪个按键被按下。
需要注意的是,在键盘扫描软件设计中,一定要有毛刺消除的功能,否则按键按下的响应会受到较大的影响。
键盘识别是通过比较键盘扫描时对不同按键赋不同的值来执行相应的操作的。
密码校验的设立主要是从安全性的角度考虑的,密码存储后,只要在密码判定过程中找到存储密码的相应地址并读出改地址对应的内容,再加以比较就可以开锁了。
如果仅仅是这样的操作,片内的密码很容易被破解,如果加上密码校验位,会在很大程度上提高安全性。
在设立密码后,通过多位同或运算或其它更复杂的运算,将整个密码转换为通过运算后的另外一种形式,同时将该数据存储到指定的地址位中,每次设定密码,在存储密码的同时也生成并存储校验位,在读取时不仅要判定密码位是否正确,同时进行密码校验,这样就相当于加入了两级密码保护,提高了安全性,同时,即使普通密码被盗取,但校验运算方式不公开,也是不能直接打开电子密码锁的。
其处理关系程序中简单体现如下:if(KeyCount!=pw len) //密码位数不为6位{ErrorFlag=1; RightfFag=0;}else{fo r(i=0;i<6;i++) {if(getpw[i]!=pw[i]) //逐位比较用户输入密码和系统密码 {ErrorFlag=1; RightfFag=0;break;//如果某位不一致则结束循环不再做后续比较}……定时器是保证限时输入密码和键盘锁定。
定时器0中断的作用是给系统锁定键盘定时,当用户三次错误输入密码后启动定时器0,通过定时器0中断函数判断是否到定时时间,到了就停止定时器0并解除键盘锁定。
定时器1中断的作用是限时输入密码,当用户第一位输入密码后启动定时器,通过定时器1中断函数判断是否到定时时间,到了就停止定时器1并清除输入的密码。
其中定时器0中断主要处理程序如下: m++;if(m==100000) //判断定时时间(10000个定时器0的定时时间)是否到 {TR0=0; //系统锁定时间到停止定时器0 m=0; KeyerrorTimes=0; //密码错误次数标志置0 TimesoverFlag=0; //时间溢出标志置0 }……3 结束语系统主要通过软件程序来控制硬件电路实现一些基本的电子密码锁的功能,具有软硬件设计简单,易于开发,成本较低,安全可靠,操作方便等特点,可应用于住宅、办公室的保险箱及档案柜等需要防盗的场所,有比较强的实用性。
但是,从安全性角度考虑,本型电子安全密码锁系统在后续执行器的接口点上,存在着“单点失效”的安全性隐患,也就是有可能从该点旁路电子安全密码锁。
