單片機(jī)電子密碼鎖論文

　　隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機(jī)已成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器。以下是小編為大家整理好的單片機(jī)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(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，安全性能低，無法滿足人們的需要。本文從經(jīng)濟(jì)實用的角度出發(fā)，采用美國Atmel公司的單片機(jī)AT89S51與低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲器單元，結(jié)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(shè)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(guān)鍵詞] 單片機(jī) 報警 AT89S51

　　一、系統(tǒng)總體設(shè)計

　　本設(shè)計主要由單片機(jī)、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(shù)字密碼和進(jìn)行各種功能的實現(xiàn)。由用戶通過連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機(jī)對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)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(tǒng)狀態(tài)顯示及操作提示功能。

　　3.復(fù)位電路：完成系統(tǒng)的復(fù)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(yīng)用繼電器及發(fā)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(jī)是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8K Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)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(shù)制造。

　　AT89S51具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)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(dāng)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(nèi)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(nèi)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(nèi)部上拉的緣故。

　　P2口為一個內(nèi)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(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)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(shù)據(jù)存儲器寫選通）

　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)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(nèi)含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.5～5.5 V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了IC總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)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(jìn)行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。

　　三、硬件設(shè)計

　　本系統(tǒng)外圍電路包括鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、復(fù)位部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分組成，根據(jù)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(shè)計所用到的按鍵數(shù)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(jié)省很多I/O口。本設(shè)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(shè)計中設(shè)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(fā)板上它們都接地，第5腳和第8腳分別為正、負(fù)電源。第8腳SDL為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向IC總線串行傳送，在AT89S52試驗開發(fā)板上和單片機(jī)的P3.6連接。第6腳SCL為串行時鐘輸入線，在AT89S52試驗開發(fā)板上和單片機(jī)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(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)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(dá)8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

　　復(fù)位部分

　　單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。該電路在最簡單的復(fù)位電路下增加了手動復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容C1上的電壓很小，復(fù)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(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，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(fù)位。增加手動復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C1通過R5放電。當(dāng)電容C1放電結(jié)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(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)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(guān)，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(jù)實際情況，本設(shè)計中采用12MHZ作為系統(tǒng)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(shù)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(shù)字鍵0－9輸入密碼，每按下一個數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個*，輸入多少位就顯示多少個*。當(dāng)密碼輸入完成時，按下確認(rèn)鍵，如果輸入的密碼正確的話，則顯示open，單片機(jī)其中P2.0引腳會輸出低電平，使三極管T2導(dǎo)通，電磁鐵吸合，繼電器開關(guān)跳轉(zhuǎn)，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(tài)。

　　報警部分

　　報警部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，密碼正確時，直接開鎖，當(dāng)密碼輸入錯誤時，單片機(jī)的P2.1引腳為低電平，三極管T3導(dǎo)通蜂鳴器發(fā)出噪聲報警。

　　開鎖部分

　　開鎖控制電路的功能是當(dāng)輸入正確的密碼后將鎖打開。系統(tǒng)使用單片機(jī)其中一引腳線發(fā)出信號，經(jīng)三極管放大后，由繼電器驅(qū)動電磁閥動作將鎖打開。用戶通過鍵盤任意設(shè)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(jī)的電源端才能得到3V電源，否則，單片機(jī)處于節(jié)電工作方式.

　　四、結(jié)束

　　本次設(shè)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(xué)習(xí)，發(fā)覺這種密碼輸入方式可以進(jìn)行改革。在越來越高科技化的今天，遙控控制顯的愈發(fā)重要，今后的電子密碼鎖應(yīng)該具有以紅外技術(shù)或無線電技術(shù)為輔助的密碼按鍵輸入遠(yuǎn)程交互技術(shù)，這樣就能遠(yuǎn)程輸入密碼完成操作。也可以放棄傳統(tǒng)的按鍵輸入密碼模式，借助傳感器技術(shù)運(yùn)用聲控來實現(xiàn)密碼輸入，又或者人臉識別技術(shù)，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(chǎn)業(yè)將向靜態(tài)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(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]葉啟明.單片機(jī)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(jī)的電子安全密碼鎖的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2005,第三期:57-58.

　　[3]李明喜.新型電子密碼鎖的設(shè)計[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2004,第八期:77-79.

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