單片機電子密碼鎖論文

　　隨著(zhù)電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機已成為電子產(chǎn)品研制和開(kāi)發(fā)中首選的控制器。以下是小編為大家整理好的單片機電子密碼鎖論文，歡迎大家閱讀參考！

　　[摘 要] 隨著(zhù)人們生活水平的提高，如何實(shí)現家庭防盜這一問(wèn)題也變的尤其的突出，傳統的機械鎖由于其構造的簡(jiǎn)單，安全性能低，無(wú)法滿(mǎn)足人們的需要。本文從經(jīng)濟實(shí)用的角度出發(fā)，采用美國Atmel公司的單片機AT89S51與低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作為主控芯片與數據存儲器單元，結合外圍的鍵盤(pán)輸入、顯示、報警、開(kāi)鎖等電路，用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)主控芯片的控制程序，設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 報警 AT89S51

　　一、系統總體設計

　　本設計主要由單片機、矩陣鍵盤(pán)、液晶顯示器和密碼存儲等部分組成。其中矩陣鍵盤(pán)用于輸入數字密碼和進(jìn)行各種功能的實(shí)現。由用戶(hù)通過(guò)連接單片機的矩陣鍵盤(pán)輸入密碼，后經(jīng)過(guò)單片機對用戶(hù)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(kāi)鎖電路或者報警電路.

　　各模塊功能如下：

　　1.鍵盤(pán)輸入模塊：分為密碼輸入按鍵與幾個(gè)功能按鍵，用于完成密碼鎖輸入功能。

　　2.顯示模塊：用于完成對系統狀態(tài)顯示及操作提示功能。

　　3.復位電路：完成系統的復位。

　　4.報警電路：用于完成輸錯密碼時(shí)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(kāi)鎖電路：應用繼電器及發(fā)光二極管模擬開(kāi)鎖，完成開(kāi)鎖及開(kāi)鎖提示。

　　二、主要芯片介紹

　　AT89S51

　　AT89S51單片機是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含8K Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫(xiě)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具有以下標準功能： 8k字節Flash，256字節RAM，32 位I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數據指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計數器。

　　P0口為一個(gè)8位漏級開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。

　　P1口是一個(gè)內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。

　　P2口為一個(gè)內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內部上拉電阻拉高，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(shí)器0外部輸入）

　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）

　　P3.6 /WR（外部數據存儲器寫(xiě)選通）

　　P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）

　　存儲芯片AT24C02

　　AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型EPROM，內含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.5～5.5 V)、擦寫(xiě)次數多(大于10000次)、寫(xiě)入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強、數據不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了IC總線(xiàn)式進(jìn)行數據讀寫(xiě)的串行器件，占用很少的資源和I/O線(xiàn)，并且支持在線(xiàn)編程，進(jìn)行數據實(shí)時(shí)的存取十分方便。

　　三、硬件設計

　　本系統外圍電路包括鍵盤(pán)輸入部分、密碼存儲部分、復位部分、顯示部分、報警部分、開(kāi)鎖部分組成，根據實(shí)際情況鍵盤(pán)輸入部分選擇4×4矩陣鍵盤(pán)，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(lái)完成。其原理圖如圖2-2所示。

　　鍵盤(pán)輸入模塊

　　由于本設計所用到的按鍵數量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤(pán)。采用的是矩陣式按鍵鍵盤(pán)，它由行和列組成，也稱(chēng)行列式鍵盤(pán)，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤(pán)輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤(pán)相比，要節省很多I/O口。本設計中使用的這個(gè)4×4鍵盤(pán)不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用。鍵盤(pán)的每個(gè)按鍵功能在程序設計中設置。

　　密碼存儲模塊

　　AT24C02的1、2、3腳是三條地址線(xiàn)，用于確定芯片的硬件地址。在A(yíng)T89S51試驗開(kāi)發(fā)板上它們都接地，第5腳和第8腳分別為正、負電源。第8腳SDL為串行數據輸入/輸出，數據通過(guò)這條雙向IC總線(xiàn)串行傳送，在A(yíng)T89S52試驗開(kāi)發(fā)板上和單片機的P3.6連接。第6腳SCL為串行時(shí)鐘輸入線(xiàn)，在A(yíng)T89S52試驗開(kāi)發(fā)板上和單片機的P3.7連接。SDL和SCL都需要和正電源間各接一個(gè)5.1K的電阻上拉。第6腳接P3.5。AT24C02中帶有片內地址寄存器。每寫(xiě)入或讀出一個(gè)數據字節后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現對下一個(gè)存儲單元的讀寫(xiě)。所有字節均以單一操作方式讀取。為降低總的寫(xiě)入時(shí)間，一次操作可寫(xiě)入多達8個(gè)字節的數據。

　　復位部分

　　單片機復位是使CPU和系統中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。該電路在最簡(jiǎn)單的復位電路下增加了手動(dòng)復位按鍵，在接通電源瞬間，電容C1上的電壓很小，復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(guò)程中RST端電壓逐漸下降，當RST端的電壓小于某一數值后，CPU脫離復位狀態(tài)，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，CPU能夠可靠復位。增加手動(dòng)復位按鍵是為了避免死機時(shí)無(wú)法可靠復位。當復位按鍵按下后電容C1通過(guò)R5放電。當電容C1放電結束后，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及片內與非門(mén)（作為反饋、放大元件）構成了電容三點(diǎn)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。根據實(shí)際情況，本設計中采用12MHZ作為系統的外部晶振。電容取值為10pF。

　　顯示模塊

　　顯示部分由液晶顯示器LCD1602取代普通的數碼管完成。開(kāi)鎖時(shí)，按下鍵盤(pán)上的開(kāi)鎖按鍵后，利用鍵盤(pán)上的數字鍵0－9輸入密碼，每按下一個(gè)數字鍵后在顯示器上顯示一個(gè)*，輸入多少位就顯示多少個(gè)*。當密碼輸入完成時(shí)，按下確認鍵，如果輸入的密碼正確的話(huà)，則顯示open，單片機其中P2.0引腳會(huì )輸出低電平，使三極管T2導通，電磁鐵吸合，繼電器開(kāi)關(guān)跳轉，電子密碼鎖被打開(kāi)，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(kāi)。通過(guò)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(shí)，直接開(kāi)鎖，當密碼輸入錯誤時(shí)，單片機的P2.1引腳為低電平，三極管T3導通蜂鳴器發(fā)出噪聲報警。

　　開(kāi)鎖部分

　　開(kāi)鎖控制電路的功能是當輸入正確的密碼后將鎖打開(kāi)。系統使用單片機其中一引腳線(xiàn)發(fā)出信號，經(jīng)三極管放大后，由繼電器驅動(dòng)電磁閥動(dòng)作將鎖打開(kāi)。用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)任意設置密碼，并儲存在E2PROM中作為鎖碼指令。只有用戶(hù)操作鍵盤(pán)時(shí)，單片機的電源端才能得到3V電源，否則，單片機處于節電工作方式.

　　四、結束

　　本次設計的電子密碼鎖是以手動(dòng)鍵盤(pán)輸入密碼的，通過(guò)段時(shí)間對電子密碼鎖的研究學(xué)習，發(fā)覺(jué)這種密碼輸入方式可以進(jìn)行改革。在越來(lái)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該具有以紅外技術(shù)或無(wú)線(xiàn)電技術(shù)為輔助的密碼按鍵輸入遠程交互技術(shù)，這樣就能遠程輸入密碼完成操作。也可以放棄傳統的按鍵輸入密碼模式，借助傳感器技術(shù)運用聲控來(lái)實(shí)現密碼輸入，又或者人臉識別技術(shù)，還有一種就是用戶(hù)指紋輸入方式，這些都可以使開(kāi)鎖的時(shí)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(jiǎn)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：

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　　[3]李明喜.新型電子密碼鎖的設計[J].機電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng )新.2004,第八期:77-79.

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