基于51单片机电子密码锁的设计说明

西安文理学院机械电子工程系专业课程设计报告

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基于51单片机电子密码锁的设计

摘要

在这个信息和科技高速发展的时代，人们的生活水平越来越高，随之应运而生的人们的安全意识也越来越强，然而传统的机械锁由于设计和工艺简单，操作和携带不便，已经不能满足人们对于安全保证和生活便利的需求，于是电子密码锁本着它自身的保密性高、操作简单、灵活好用等特性逐渐进入人们的视野，并已被广大群众接纳和使用。

此次设计是以AT89C51单片机实现密码锁监控装置的检测和控制核心，实现密码信息的设定、加密、更改和错误输入发出警报等功能。分为键盘输入（此处采用4×4矩阵键盘），显示输出（此处用LED显示屏），密码比对，实现开锁或警报的过程。该设计根据51单片机之间的串行通信原理，便于对密码信息的随机加密和保护。软件设计则是采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测试结果表明，该系统已达到本设计的各项功能的所有要求。

关键词：单片机；密码锁；4*4矩阵键盘；显示屏。

目录

1 绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 电子密码锁的背景 (1)

1.3 键盘式电子密码锁的特点 (1)

2 系统设计 (2)

2.1系统总设计结构图 (2)

2.2．开锁机构设计 (2)

2.2.1主控芯片（AT89C51单片机）的简介 (3)

3 系统硬件设计 (5)

3.1键盘设计 (5)

3.2系统电路设计 (6)

3.2.1 键盘电路及连线图 (6)

3.2.2数码管显示电路及连线图 (7)

3.2.3开锁和警报电路及连线图（由LED和扬声器电路代替） (8)

3.3整体电路图的绘制 (8)

4 软件设计 (10)

4.1 系统软件设计思路 (10)

4.2系统软件设计总流程图 (10)

5 程序调试 (12)

5.1 程序调试需要用到的软件和工具 (12)

5.2 调试过程 (12)

6 设计总结 (12)

致谢 (13)

参考文献 (14)

附录 (15)

第一章绪论

1.1 引言

在这个信息和科技高速发展的时代，人们的生活水平越来越高，随之应运而生的人们的安全意识也越来越强，然而传统的机械锁由于设计和工艺简单，操作和携带不便，已经不能满足人们对于安全保证和生活便利的需求，于是电子密码锁本着它自身的保密性高、操作简单、灵活好用等特性逐渐进入人们的视野，并已被广大群众接纳和使用。

锁是用以关住某个确定的空间或范围或某种器物的,必须以钥匙或密码打开的器件。锁，从古至今，发展到现在已有近千年的历史了，人们对它的结构、原理也随着时间的增加研究的近乎透彻，因此，开锁的方法和工具早已不仅仅局限于配套的钥匙，种类也层出不穷。现代社会中，由于各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水平等参差不齐，人们的思想境界良莠不齐，善良、正直的人们能够自觉规范自已的行为，不是自己的东西不会眷恋，没有钥匙就不会乱闯乱动。但是，生活中同样还存在着一些道德观念较差的人，总有着不劳而获的“梦想”，他们在受到诱惑的时候，往往会想方设法利用各种手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。

之所以出现这种情况，除了人们的道德观外，还有一个很重要的原因，就是传统锁具都存在致命的弱点，例如，锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；再者，锁具制作工艺，技术落后，无法阻止先进技术手段的开启。

目前，市场上的锁具各种各样，形状千变万化，然而都是大同小异，技术原理简单，实际使用上却都不具备真正安全的防盗功能。面对这一残酷的现状，锁具也进入了必须革新的时代。

1.2 电子密码锁的背景

随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙的基础上，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安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、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安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。

1.3 键盘式电子密码锁的特点

电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。大大提高了主人物资的安全性，安全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。从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的电子密码锁是键盘是电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。键盘式电子密码在键盘上输入，与打电话差不多，因而易于掌握，其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失（除了忘记），难以被窃（除非自己泄露）。在输入密码的过程中，为了限制试探密码的企图，通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确，即“封锁”键盘，不再接受输入操作。总之，尽管新式电子防盗锁层出不穷，但键盘式

电子密码防盗锁仍然在自己的基础上发展，不仅在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段。

第二章系统设计

2.1系统总设计结构图

图2.1系统总设计结构图

本设计由主控芯片51单片机，键盘，LED显示屏和开锁电路组成。单片

负责控制整个系统的执行过程。

2.2 开锁机构的设计

通过单片机送给开锁执行机构（本设计用LED 灯和扬声器代替继电器打开电磁阀的开锁执行机构）实现开锁或警报的表示过程。

图 2.2密码锁开锁结构示意图

当用户输入的密码正确而且是在规定的时间及次数输入之内，单片机便输出开锁信号送到开锁驱动电路，达到开门的目的（此处用LED 发光二极管亮一秒钟做为提示，同时发出“叮咚”声）。

2.2.1 主控芯片（AT89C51单片机）的简介

AT89C51是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM —Falsh 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。 主要特性：

·与MCS-51

兼容

·4K 字节可编程闪烁存储器