电子产品设计之密码锁制作

.毕业设计报告题目：电子密码锁*：学校：专业：班级：*：指导教师：年月日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；电子锁由于其性高，使用灵活性好，平安系数高，受到了广阔用户的青睐。本设计以单片机STC9C52为密码锁监控装置的检测和控制核心，实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丧失报废等功能。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；反响速度快、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、小型化方向开展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测试结果说明，本系统各项功能已到达本设计的所有要求。关键词：STC89C52、液晶1602、24C02、蜂鸣器、单片机、晶振、元片电容、三极管。目录1 绪论.1.1 引言.1.2 电子密码锁的背景.1.3 电子锁设计的意义的本设计特点.2.系统设计.2.1系统总设计构造图.2.2开锁机构设计.主控芯片AT89C51单片机的简介.3系统硬件设计.3.1键盘设计.3.2系统电路设计：.3.2.1 晶振时钟电路.复位电路设计.串口引脚功能介绍.3.2.4 其它引脚.3.3电路图的绘制.3.3.1 PROTEL 99 SE简介：.3.4原器件采购.3.5电路焊接.4.软件设计.4.1 系统软件设计整体思路.4.2系统软件设计流程图.5 程序调试.5.1 程序调试用到的软件及工具.5.2 KEIL C51简介.5.3 调试过程.6 设计总结与展望.致.参考文献.附录.1 绪论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，电子锁由于其性高，使用灵活性好，平安系数高，受到了广阔用户的喜爱。锁是置于可启闭的器物上,用以关住*个确定的空间围或*种器具的,必须以钥匙或暗码翻开的扣件。锁具开展到现在已有假设干年的历史了，人们对它的构造、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能翻开的方法和工具也层出不穷。现代人类文明社会里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规自已的行为，非礼不为，虽无钥匙亦不会乱闯。然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广阔居民防不胜防。为什么会出现这种情况呢？因为传统锁具都存在致命的弱点：第一、锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；第二、锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。目前，市场上很多国外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。在惯偷面前，两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁翻开，有的惯偷甚至公开扬言：没有我打不开的锁。其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简单。面对这一残酷的现状，新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求。1.2 电子密码锁的背景和前景随着社会科技的进步，锁已开展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙的根底上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。如指纹、眼底视网膜等来控制锁的开启。从而大大提高了锁的平安性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产平安有了更多的保障。当今平安信息系统应用越来越广泛，特别在保护、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的平安系统是其中的组成局部，因此研究它具有重大的现实意义。1.3 电子锁设计的意义的本设计特点单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出端口I/0等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机单片机在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且本钱高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心局部只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，本钱也降低了，长期使用也不会担忧精度达不到了，且容易升级改善。电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的平安防、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。大大提高了主人物资的平安性，平安可以代替老式机械锁。目前使用的密码锁种类繁多，各具特色。本文从经济实用的角度出发，采用AT89C2051单机，研制了一款具有防盗自动报警功能的电子密码锁。该密码锁设计方法合理，简单易行，本钱低，符合住宅、办公室用锁要求，具有一定的推广价值。1系统设置几位密码，密码通过键盘输入，假设密码正确，则将锁翻开。2密码由用户自己设定，在开锁状态下，用户可自行修改密码。3具有自动报警功能。自动报警分现场报警和远程报警两种。现场报警由扬声器发出报警声。4两种情况下可报警：一是密码输入错误3次，则报警；二是非正常开门，如破门而入的情况，可通过系统的红外监视装置监测，同时报警，保证了系统的平安性。系统工作时，用户通过按键输入几位密码，单片机将输入密码与设定密码进展比拟，假设密码正确，则发出开锁信号，将门翻开，系统不报警；假设密码不正确，则有相应的指示灯闪动，并要求重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过3次，假设3次输入的密码都不正确，则发出报警信号。1.4：品设计功能和要求1、设计要求先将初始密码存储到24C02芯片中，然后通过矩阵键盘输入密码到单片机，通过与24C02芯片中的密码比拟，假设正确，则蜂鸣器响三声，LED亮灯，液晶显示开锁成功，此时可以修改密码。相反，假设密码不正确，则液晶会显示错误，连续三次错误显示，蜂鸣器就会一直响，直至复位。2、设计功能 1.具有开锁上锁功能； 2.更换密码的功能； 3.具有按键输入错误去除功能；产品介绍：本产品利用24C02芯片对密码进展实时存储，通过单片机编程读取按键输入密码，与其I2C中密码进展比拟看其真确与否，并通过液晶显示。3方案准备做的流程、元件采购、工具准备、任务分工、时间长度、紧急情况处理成员任务分工：序号主要负责人工作时间备注1硬件焊接2仿真图构建3元器件选购以及工具的准备4硬件资料搜集5PPT资料搜集及制作6电子产品设计与制作2.系统设计2.1系统总设计构造图存储芯片STC89C52单片机时钟电路密码输入设备报警及亮灯液晶显示图2-1系统总设计构造图本设计由主控芯片51单片机，单片机时钟电路，键盘，和存储电路组成。单片负责控制整个系统的执行过程。2.2开锁机构设计通过单片机外围电路输入密码与24C02芯片中的密码比拟，从而到达开锁的目的。本设计通过P2.1与P2.2接一个24C02存储芯片实现开锁功能。AT89C51开锁24C02芯片密码正确图22 密码锁开锁机构示意图当用户输入的密码正确而且是在一定次数输入之，单片机便输出开门信号，实现开锁显示，到达开门的目的。主控芯片STC89C52的简介AT89C52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000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-52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AT89C52是一种高效微控制器。主要特性：与MCS-52兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保存时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级程序存储器锁定1288位部RAM32可编程I/O线一个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振荡器和时钟电路管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。P2口：P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进展存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址1时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进展读写时，P2口输出其特殊功能存放器的容。 P3口：P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流ILL这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能口，如下表所示： P3.0 R*D串行输入口 P3.1 T*D串行输出口 P3.2 /INT0外部中断0 P3.3 /INT1外部中断1 P3.4 T0记时器0外部输入 P3.5 T1记时器1外部输入 P3.6 /WR外部数据存储器写选通 P3.7 /RD外部数据存储器读选通 P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE制止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH，不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间部程序存储器。 *TAL1：反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。 *TAL2：来自反向振荡器的输出。图2-3 STC89C523系统硬件设计3.1键盘设计为了使本电路更加简洁，本电子锁的密码锁采用简单易学但不为多数人知道的摩期码作为电路的密码输入。键盘硬件设备只需要一个按即可实现密码的输入与更改。3.2系统电路设计：本系统电路主芯片AT89C52，晶振和两个电容组成的时钟脉冲，一个电阻和一个电解电容和一个按键组成的复位电路，一个1602液晶构成的密码显示器，一个蜂鸣器，一个LED，一个PNP三极管加上一个24C02芯片组成，构成了系统电路。晶振时钟电路单片机*TAL1和*TAL2分别接22pF的电容，中间再并个12MHZ的晶振，形成单片机的晶振电路。晶振电路 复位电路复位电路，就是利用它把电路恢复到起始状态。就像计算器的清零按钮的作用一样，当你进展完了一个题目的计算后肯定是要清零的是吧！或者你输入错误，计算失误时都要进展清零操作。以便回到原始状态，重新进展计算。复位电路端口引脚功能介绍单片的P0口外接1个液晶显示，作为密码输入显示器；P2.0外接蜂鸣器，当P2.0被置0时，蜂鸣器发出声音；P2.4口外接发光二极管用作系统工作状态提示。其它引脚 ALE引脚悬空，复位引脚接到复位电路、VCC接电源、VSS接地、EA接电源3.3电路图的绘制系统电路图PROTEL绘制的PCB板：PCB幅员。3.4元器件采购1.元器件清单表33 元器件清单原件名称备注单片机STC89C52电阻10K，1K，2K，330各假设干电解电容C320uF无极电容C1，C230pf液晶1602一个5V蜂鸣器一个晶振12MHZ三极管9012一个按健17个排阻一个LED D1红一个24C02芯片1个万能电路板1块3.5电路焊接1.焊接所需工具工具名称数量焊烙铁50W1只带松香焊丝假设干万用表一个表34焊接所需工具电路焊接实物图如下：电路反面接线实物图4.软件设计4.1 系统软件设计整体思路一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速开展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等程序设计语言有三种：机器语言、汇编语言和高级语言。级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统所以本设计使用的是高级语言C语言。4.2系统软件设计流程图糸统返回否是密码错误主人是否要修改密码开门输入正确密码保存后糸统返回输入新密码报警输入错误未满3次密码比拟开场系统唤醒上电密码输入完毕系统等待密码输入开锁成功输入错误满3次密码修改报警图41 系统程序设计构造图5 程序调试把也写好的汇编语言程序的载入软件调试工具，检查软件是否有设法错误，再根据软件提示对本程序进展修改，直到没有错误再生成单片机能运行的机器码，再用51开发板或其它单怎机写入工具把机器码写入单片机进展实际的程序调试，根据实际情况再对程序的缺乏加以修改，直到满足设计要求。5.1 程序调试用到的软件及工具调试本程序需要用到KEIL C51，及51开发板一块及其配套的下载烧录软件5.2 KEIL C51简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、构造性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能表达高级语言的优势。 C51工具包的整体构造： uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创立生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的He*文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进展源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进展调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。5.3 调试过程首先翻开KEIL C52主程序，新建工程，新建文本框写入程序，保存，检查是否有语法错误，经反复检查无误后汇编，生成52单片机可执行的HE*文件。然后用51开发板相匹配的烧录软件把HE*文件写入单片机。图51 keil c51调试介面6 设计总结实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检验。在做毕业设计期间，在教师的指导下，通过自身的不断努力，无论是思想上，学习上，都取得了长足的开展和巨大的收获，现将工作总结如下：思想上，学会了用科学的精神去解决问题。很多事情看起来是很简单的问题，但实际做起来去会发现有许多微妙！这是因为其中蕴含着许多科学的问题。运用科学的方法去解决问题，这是我这次实训给我带来的思想上的改变。学习上，使自已在大学所以的知识在这次得到实践，学到一些书本上无法学到的经历，对电子元件有了进一步的认识。电子锁是信息化时代开展的产物，应时而生，我相信随着科技的不断开展，将来的电子锁一定更加完美，更加人性化，更加廉价，更加平安。.