單片機電子密碼鎖論文

單片機電子密碼鎖論文

　　隨著電子產品向智能化和微型化的不斷發展，單片機已成為電子產品研制和開發中首選的控制器。以下是小編為大家整理好的單片機電子密碼鎖論文，歡迎大家閱讀參考！

　　[摘 要] 隨著人們生活水平的提高，如何實現家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統的機械鎖由于其構造的簡單，安全性能低，無法滿足人們的需要。本文從經濟實用的角度出發，采用美國Atmel公司的單片機AT89S51與低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作為主控芯片與數據存儲器單元，結合外圍的鍵盤輸入、顯示、報警、開鎖等電路，用匯編語言編寫主控芯片的控制程序，設計了一款可以多次更改密碼具有報警功能的電子密碼鎖。

　　[關鍵詞] 單片機 報警 AT89S51

　　一、系統總體設計

　　本設計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數字密碼和進行各種功能的實現。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路.

　　各模塊功能如下：

　　1.鍵盤輸入模塊：分為密碼輸入按鍵與幾個功能按鍵，用于完成密碼鎖輸入功能。

　　2.顯示模塊：用于完成對系統狀態顯示及操作提示功能。

　　3.復位電路：完成系統的復位。

　　4.報警電路：用于完成輸錯密碼時候的警報功能。

　　5. 密碼存儲模塊：用于完成掉電存儲功能，使修改的密碼斷電后仍能保存。

　　6. 開鎖電路：應用繼電器及發光二極管模擬開鎖，完成開鎖及開鎖提示。

　　二、主要芯片介紹

　　AT89S51

　　AT89S51單片機是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含8K Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造。

　　AT89S51具有以下標準功能： 8k字節Flash，256字節RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器。

　　P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。

　　P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。

　　P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。

　　P3口作為AT89S52的一些特殊功能管腳備選功能，

　　P3.0 RXD（串行輸入口）

　　P3.1 TXD（串行輸出口）

　　P3.2 /INT0（外部中斷0）

　　P3.3 /INT1（外部中斷1）

　　P3.4 T0（記時器0外部輸入）

　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）

　　P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通）

　　P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）

　　存儲芯片AT24C02

　　AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型EPROM，內含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.5～5.5 V)、擦寫次數多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強、數據不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了IC總線式進行數據讀寫的串行器件，占用很少的資源和I/O線，并且支持在線編程，進行數據實時的存取十分方便。

　　三、硬件設計

　　本系統外圍電路包括鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、復位部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分組成，根據實際情況鍵盤輸入部分選擇4×4矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示LCD1602，密碼存儲部分選用AT24C02芯片來完成。其原理圖如圖2-2所示。

　　鍵盤輸入模塊

　　由于本設計所用到的按鍵數量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行和列組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節省很多I/O口。本設計中使用的這個4×4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用。鍵盤的每個按鍵功能在程序設計中設置。

　　密碼存儲模塊

　　AT24C02的1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在AT89S51試驗開發板上它們都接地，第5腳和第8腳分別為正、負電源。第8腳SDL為串行數據輸入/輸出，數據通過這條雙向IC總線串行傳送，在AT89S52試驗開發板上和單片機的P3.6連接。第6腳SCL為串行時鐘輸入線，在AT89S52試驗開發板上和單片機的P3.7連接。SDL和SCL都需要和正電源間各接一個5.1K的電阻上拉。第6腳接P3.5。AT24C02中帶有片內地址寄存器。每寫入或讀出一個數據字節后，該地址寄存器自動加1，以實現對下一個存儲單元的讀寫。所有字節均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達8個字節的數據。

　　復位部分

　　單片機復位是使CPU和系統中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。該電路在最簡單的復位電路下增加了手動復位按鍵，在接通電源瞬間，電容C1上的電壓很小，復位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當RST端的電壓小于某一數值后，CPU脫離復位狀態，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有效時間大于24個振蕩周期，CPU能夠可靠復位。增加手動復位按鍵是為了避免死機時無法可靠復位。當復位按鍵按下后電容C1通過R5放電。當電容C1放電結束后，RST端的電位由R5與R6分壓比決定。

　　晶振部分

　　AT89S52引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C2、C3連接。晶振、電容C2／C3及片內與非門（作為反饋、放大元件）構成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容C2、C3的容量有關，但主要由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容C2、C3取值范圍在5～30pF之間。根據實際情況，本設計中采用12MHZ作為系統的外部晶振。電容取值為10pF。

　　顯示模塊

　　顯示部分由液晶顯示器LCD1602取代普通的數碼管完成。開鎖時，按下鍵盤上的開鎖按鍵后，利用鍵盤上的數字鍵0－9輸入密碼，每按下一個數字鍵后在顯示器上顯示一個*，輸入多少位就顯示多少個*。當密碼輸入完成時，按下確認鍵，如果輸入的密碼正確的話，則顯示open，單片機其中P2.0引腳會輸出低電平，使三極管T2導通，電磁鐵吸合，繼電器開關跳轉，電子密碼鎖被打開，如果密碼不正確，顯示wrong，P2.0輸出的是高電平，電子密碼鎖不能打開。通過LCD顯示屏，可以清楚地判斷出密碼鎖所處的狀態。

　　報警部分

　　報警部分由陶瓷壓電發聲裝置及外圍電路組成，密碼正確時，直接開鎖，當密碼輸入錯誤時，單片機的P2.1引腳為低電平，三極管T3導通蜂鳴器發出噪聲報警。

　　開鎖部分

　　開鎖控制電路的功能是當輸入正確的密碼后將鎖打開。系統使用單片機其中一引腳線發出信號，經三極管放大后，由繼電器驅動電磁閥動作將鎖打開。用戶通過鍵盤任意設置密碼，并儲存在E2PROM中作為鎖碼指令。只有用戶操作鍵盤時，單片機的電源端才能得到3V電源，否則，單片機處于節電工作方式.

　　四、結束

　　本次設計的電子密碼鎖是以手動鍵盤輸入密碼的，通過段時間對電子密碼鎖的研究學習，發覺這種密碼輸入方式可以進行改革。在越來越高科技化的今天，遙控控制顯的愈發重要，今后的電子密碼鎖應該具有以紅外技術或無線電技術為輔助的密碼按鍵輸入遠程交互技術，這樣就能遠程輸入密碼完成操作。也可以放棄傳統的按鍵輸入密碼模式，借助傳感器技術運用聲控來實現密碼輸入，又或者人臉識別技術，還有一種就是用戶指紋輸入方式，這些都可以使開鎖的時間更短更方便。電子密碼鎖產業將向靜態功耗更低,外圍電路更簡化，可提供的功能或控制口更多，更人性化高科技化的方向發展。

　　參考文獻：

　　[1]葉啟明.單片機制作的新型安全密碼鎖[J].家庭電子.2000,第六期:24-27.

　　[2]郭海英.基于單片機的電子安全密碼鎖的設計[J].現代電子技術.2005,第三期:57-58.

　　[3]李明喜.新型電子密碼鎖的設計[J].機電產品開發與創新.2004,第八期:77-79.

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