基于AT89S52的多功能电子密码锁设计【开题报告】

毕业设计开题报告电子信息工程基于AT89S52的多功能电子密码锁设计一、选题的背景、意义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户的铁将军，人们对它的要求甚高，即要安全可靠地防盗，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，又要担心钥匙丢失的麻烦。

另外，如：宾馆、办公大楼、仓库、保险柜等由于人员的变动，开锁的钥匙也不再是只有一人拥有。

购得新居的家庭，由于装修施工等入住时要把原有的锁胆更换，况且钥匙随身携带也诸多不便。

随着单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除了具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专业分析系统等功能，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地应用智能门禁系统，可以通过多种的更加安全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，希望通过不断的努力使电子密码锁能够在我国得到广泛的应用，这也是一个国家生活水平的体现[1]。

二、相关研究的最新成果及动态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。

这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。

研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。

由于电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。

电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。

电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC 卡锁，生物锁等。

但较实用的还是按键式电子密码锁。

20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。

目前，在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。

在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。

但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。

国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。

希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。

电子密码锁的防盗功能应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。

广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：1、授予保管权，如使用保管箱，保险箱和保险柜；2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；3、授予流通权，如自动存取款。

目前，金融行业电子防盗锁的应用主要集中在前两个层次上。

下面将介绍机中在金融行业中使用较多的电子防盗锁以及它们的技术发展方向。

当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破环行为，让电子防盗锁“软、硬不吃”。

一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁部件的强度、锁止型式、配合间隙和布局。

提高电子防盗锁之防护能力的必然途径是报警，在金融业的许多场所所有人值守、有电视监控，具有报警功能，可以综合物理防范和人力防范来年两种作用。

报警的前提是具备探测功能，根据电子防盗锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。

在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网店的基本要求。

根据国内外的实践经验，金融业实行安全防范风险等级很有必要，即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等，可以评估被防护物或区域的防护能力，得出风险等级，其中，电子防盗锁的性能至关重要。

由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。

组合使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”[1-3]。

三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标1.预期目标本次设计的任务是独立完成一款基于单片机的电子密码锁系统的设计与制作。

为了满足系统[3-5]的功能，要求电子密码锁应具备的以下的功能及特点：1)．单片机最小系统：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。

2)．键盘电路：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，从而减少硬件的复杂程度。

3)．存储电路：选用EEPROM AT24C02 作为存储器件，传输方式I2C 总线式，占用的单片机端口少，而且能掉电存储。

4)．报警电路：采用蜂鸣器，其硬件电路简单，成本低，能比较直观地起到报警作用。

5)．自动复位功能。

程序运行的过程中，由于某原因造成程序跑飞，或进入死循环，系统应能够自动复位，程序重新运行，提高程序运行的可靠性。

6)．开锁电路：采用单片机输出开锁信号，驱动电磁锁驱动电路从而打开电磁锁。

7)．显示电路：采用12864 字符型LCD 显示。

输入密码时，为防止密码泄露，LCD 显示的是“-”型字符。

图1 基本系统结构框图2．功能设计与实现[6-12]1).控制核心AT89S52根据以上对单片机功能要求，本课题采用AT89S52单片机。

AT89S52单片机属于AT89S51的增强型，其主要工作特性是：i.片内程序存储器内含8KB的Flash存储器，可擦写寿命为1000次；ii.片内数据存储器内含256字节的RAM；iii.具有32根可编程I／O线；iv.具有3个16位可编程定时器/计数器；v.中断系统是具有6个中断源，6个中断矢量，2级优先权的中断结构；vi.串行口是具有1个全双工的可编程串行通信接口；vii.具有2个数据指针；viii. 低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；ix. 看门狗定时器；x. AT89S52 的工作电压为 5(1±0．2) V，其典型值为5V；xi. AT89S52最高工作频率为24MHZ，编程频率为3—24MHZ，可编程电流lmA；2).时钟电路时钟振荡电路是CPU所需要的各种定时控制信号的必备单元。

它为单片机提供时钟脉冲序列，提供11．059MHz的晶振频率。

[12-14]3).复位电路单片机系统在工作时，由于干扰等各因素的影响，有可能出现死机现象，导致单片机系统无法正常工作，为了克服这一现象，除了充分利用单片机本身的看门狗定时器(有些单片机无看门狗定时器)外，还需外加个看门狗电路，在一定的时间后提供复位信号，使系统复位；除此以外，有些单片机系统还要求在掉电瞬问单片机能将重要数据保存下来，因为掉电的发生往往是很随机的，因而此类单片机系统需要电源监控电路，在掉电刚发生时的告知单片机。

为了满足这些要求，本设计选用的是MAXIM公司推出的MAX8l3L。

图2 MAX8l3L芯片引脚[15]4).AT89S52的供电电路AT89S52的供电电路分为主供电电源和备用供电电源电路两部分。

①主供电电源。

电低压交流电源经桥式电路整流后，转变为直流电源，输出值为变压后值3倍，一般15V左右。

并经IN4007二极管后送入稳压器LM2940的输入端，这里D5用来隔离VEE和VDD。

由于LM2940的稳压作用，在输出端产生5V的稳压直流电，之所以选用LM2940，是因为它的稳压比比较大，AT89S52平时正常工作时的电压就由此电路供给。

②备用电源电路。

在正常情况下，采集器是由低压系统供电经过变压，滤波，整流和稳压得到的。

但有时系统电网发生断电时，按规定采集器应该仍旧继续工作，此时必须引进备用电源。

在本设计中，备用电源选择的是6V，4Ah的蓄电池，备用电源控制电路分成备用电源切换，以及备用电源充电路两个部分。

当单片机由于某些原因突然掉电时，为了保证单片机正常工作不受影响，电源自动切换到备用电源状态。

5).键盘电路设计由于本设计中使用的按键数目比较多，所以采用行列式矩阵键盘，同时也能减少键盘与单片机连接时所占用的I/O 线的数目。

本设计中采用4×4 矩阵键盘，其行线和单片机P1.0~P1.3相连，列线与单片机P1.4~P1.7 相连，共有16 个按键。

本设计用到了其中的14 个，如图3所示，包括0~9 十个数字键，确认和删除两个控制键（作为密码输入时的确定和清除键），A 和B 两个功能选择键（用于选择开锁或修改密码）。

本设计中的键盘扫描采用行扫描法，即依次置行线中的每一行为低电平，其余均为高电平，扫描列线电平状态，为低电平即表示该键按下。

键盘消抖采用软件延时消抖，该方法控制简单，可以减小硬件电路复杂程度。

0 1 2 34 5 6 7图3 键盘6). 显示电路设计显示电路采用 12864 字符型LCD 显示。

12864 字符型LCD 可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。

本设计中12864 字符型LCD 显示模块一共用到5 条引脚与单片机相连，其中CS 引脚， R/W 引脚，SCLK 引脚，PSB 引脚，RESET 引脚分别对应与单片机的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，P2.5 相连接，比采用图像型LCD 显示模块节省了7 根线，大大节约了单片机的I/O 口。

7). 开锁电路设计当用户输入的密码正确，单片机便输出开锁信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，以达到开锁的目的。

其原理如图4所示。

图4 开锁电路原理图8). 声音报警电路设计声音报警电路采用蜂鸣器报警。

用户输入密码3 次错误时发出报警。

报警是用单片机的P3.7 口输出脉冲信号经三极管放大后,控制蜂鸣器发出报警声，其电路图如图5 所示。

图5 蜂鸣器电路图[16]9).外接存储器电路E2PROM在单片机实现的仪器仪表、家用电器、工业控制等系统中，对某些状态叁数，不仅要求能够在线修改，而且断电后能保持，以备上电后恢复系统的状态。

为了确保系统断电后数据不丢失，选用I2C总线进行E2PROM串行扩展，芯片选用AT24C02芯片。

3. 研究方法：1)．文献资料法：根据已掌握的文献，查找相关开关电源书籍，查询各类期刊，学术报告，学术会议论文，学位论文，科技档案等。