密码锁

浙江理工大学科艺学院毕业设计（论文）论文题目：密码锁的设计与制作系别：机电系专业班级：07电子信息工程学生姓名：**指导教师：二○一○年五月二十日目录摘要 ............................................................................................ 错误!未定义书签。

引言 ............................................................................................ 错误!未定义书签。

1.1 密码锁的定义 (1)1.2 电子密码锁的特点 (1)1.3 本设计所要实现的目标 (1)2 总体设计方案 (2)3 主要元器件介绍 (3)3.1 主控芯片AT89C51 (3)3.2 存储芯片AT24C01 (3)3.3 LED显示器 (4)4 密码锁的系统设计 (4)4.1 设计原理 (4)4.2 密码锁的控制电路 (5)4.3 密码锁的控制原理 (5)4.4 密码锁的控制程序 (7)5 系统软件设计 (11)6 设计总结 (14)参考文献 (15)致谢 (16)电子密码锁的设计和制作一、概述：锁具是源流千古的社会性用品。

随着科技、经济和社会的发展，当今社会公共安全防范系统对锁具的保密性、牢固性、可靠性、耐用性以及安装使用等提出了新的更高的要求。

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。

随着科学技术的不断发展，人们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。

电子密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。

1 密码锁的由来1.1 密码锁的定义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。

1.2 电子密码锁的特点(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。

用户可以经常更改密码，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)电子密码锁操作简单易行，一学即会。

(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。

1.3 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，织成电子密码锁，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、修改密码之前必须一次输入密码，在输入新密码时候需要几次确认，以防误操作。

2 总体设计方案本设计采用以单片机为核心的控制方案。

由于单片书上种类繁多，各种型号者尽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扣、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、抗干忧性、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AT89C51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AT24C01芯片用于密码的存储，外接LED显示器用于显示作用。

开机上电后，显示器提示P，此时若开锁的状态下可设置密码,如果在关锁的状态下可开锁。

开锁时若密码输入错误，则报警器响起；按复位键，可重新输入密码。

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健盘输入。

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，当输人新密码不为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。

以上可以看出此方案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所以采用次设计方案。

3 主要元器件介绍3.1 主控芯片AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

AT89C51是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51是它的一种精简版本。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

外形及引脚排列如图3-1所示：图3-1三种单片机的外形图、AT89C51的引脚排列3.2 存储芯片AT24C01AT24C01提供电可擦除的串行1024位存储或可编程只读存储器(EEPROM)128字(8位/字)。

芯片在低压的工业与商业应用中进行了最优化。

AT24C01的封装为8脚PDIP、8脚JEDECSOIC、8脚TSSOP，通过2线制串行接口进行数据传输。

另外,整个系列有2.7V(2.7V 至5.5V)和1.8V (1.8V至5.5V)两个版本。

3.3 LED显示器LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。

它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。

用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

（LED panel）：LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。

它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。

用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

4 密码锁的系统设计4.1 设计原理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、开锁部分组成，软件部分对应的由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。

其原理框图如图4-1所示。

图4-2电子密码锁原理框图4.2 密码锁的控制电路多功能密码锁的控制电路如图4-2所示，由下图可以看出，密码锁的控制电路由单片机AT89C51、行列式键盘、复位电路、时钟电路、声光报警几部分组成。

图4 - 2密码锁硬件电路原理图4.3 密码锁的控制原理4.3.1 密码设定密码锁使用13个按键，由P1口控制。

键盘扫描使用引脚P1.0～P1.7,其中 P1.7～P1.4用于输出扫描信号，P1.3～P1.0这4个引脚用于检测按键的状态。

在13个按键中，按键0~9用于密码的设置，按键A代表密码设置键，按键B代表开锁确认键，按键F代表复位键。

在程序执行中，先从P1.7～P1.4送出“0111"，然后接收判别P1.3～P1.0的输入，判别0,1,2,3这4个按键是否有按下，如有按下，则P1.3～P1.0中对应线输入为“0”信号;然后从P1.7～P1.4送出“1011"，然后接收判别P1.3～P1.0的输入，判别4,5,6,7这4个按键是否有按下;再从P1.7～P1.4送出“1101"，然后接收判别P1.3～P1.0的输入，判别8,9,A,B这4个按键是否有按下，最后从P1.7～P1.4送出“1110",判别A键是否有按下。

4.3.2开锁控制开锁控制电路如图4-3所示：图4 - 3开锁控制电路开锁LOCK信号由图1中的P0.4控制，上电后为“1”状态，密码锁处于封锁状态。

当输入的密码正确时，开锁信号输出为“0”并保持，该信号经光电耦合器后，驱动AT203继电器线圈，继电器K1吸合，其常开触点K1-1闭合外部电磁铁，通过机械动作完成开锁。

同时由P0.6输出低电平，点亮绿色发光二极管"RIGHT”灯，表示开锁。

当密码错误时P0.4保持为“1"，为封锁信号，同时由P0.0输出低电平，点亮红色发光二极管"ERROR”灯，表示警示。

4.3.3 报警控制报警电平由P0.7控制，上电后为“1”状态。

工作中在密码输入错误情况下，由P0.0输出低电平，红色发光二极管亮，表示警示。

在3次输入密码错误的情况下P0.7输出低电平，三极管Q1导通，由喇叭报警，鸣音3次，每次3S。

密码错误输入达3次后，由P0.4输出“1"，开锁信号封锁。

同时定时器开始计时，1个小时后才能再次输入密码尝试开锁。

P0.1外接时间指示灯。

当定时器开始计时的同时，由P0.1输出“0”，黄色计时二极管发光。

当计时1个小时时间到后，由程序控制P0.1输出“1"，二极管熄火。