基于单片机的电子锁设计

综合课程设计题目基于单片机的电子锁设计院系：电子工程学院

专业：电子信息工程

班级：电信

《综合课程设计》

课程设计任务书

摘要

随着科技的发展和人民生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题变得尤其突出，相对于传统机械锁而言，电子锁保密性好，使用灵活性好，安全系数高，因此受到广大用户的喜爱。

本设计以单片机AT89C51作为密码锁监控装置的检测和控制中心，分为主机控制和从机执行机构，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，减少错误的动作，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，小型化反向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测试结果表明每本系统以达到本设计的所有要求。本密码锁具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用，保密性好，灵活性高等特点，具有一定的推广价值。

关键字：单片机密码锁电子锁

目录

摘要 (1)

目录 (3)

绪论 (4)

第一章总体设计 (5)

总体设计思路 (6)

第二章硬件电路设计 (7)

键盘电路设计 (7)

LED灯显示电路 (8)

开锁电路 (10)

报警电路 (11)

第三章软件设计 (12)

软件设计思路 (12)

各子程序设计 (13)

第四章系统调试 (19)

仿真结果 (19)

密码验证 (19)

总结 (20)

参考文献……………………………………………………………

附录1 源程序清单 (21)

附录2 硬件原理图 (27)

绪论

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。锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空间范围或某种器具的,必须以或暗码打开的扣件。锁具发展到现在已有若干年的历史了，人们对它的结构、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打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范自已的行为，“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，使广大居民防不胜防。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：（1）锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；（2）锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。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。

单片机，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，而且成本高，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，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了，且容易升级改善。同样，本次在电子锁的设计过程中也用到了单片机。

本文从经济实用的角度出发，采用AT89C51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，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有一定的推广价值。

第一章总体设计电路

系统功能：

（1）系统设置4位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。

（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，保证了系统的安全性。系统工作时，用户通过按键输入4位密码，单片机将输入密码与设定密码进行比较，若密码正确，则发出开锁信号，将门打开，系统不报警；若密码不正确，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，若3次输入的密码都不正确，则发出报警信号。

设计方案

采用以单片机为核心的方案设计如图所示：采用以AT89C51为核心的单片机控制方案。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，不但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[1]。其原理如图所示。

设计思路

设计思路如下：

输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键。

LED数码管显示输入密码，用74JS247驱动数码管发光显示数码，用74LS138控制各位显示器分时进行显示。

用发光二极管代替开锁的电路，发光表示开锁。

输入密码错误次数超过3次，系统报警。

打开电源后，显示器显示“000000”，设原始密码为“123456”，只要输入此密码便了开门。这样可预防停电后再来电时无密码可用。

按“C”键，清除显示器为“000000”。

欲重新设定密码，先输入密码在案“*”。

输入密码，再按“D”键。若密码与设定密码相同，则开门。否则显示器清为“000000”。

软件的设计主要包括键盘键值的读取，LED显示程序，密码比较程序和报警程序。

第2章硬件电路设计

2.1 键盘电路设计

使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法[3]。其原理如图2.1所示

图2.1 矩阵键盘

每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条