单片机电子密码锁论文

时间:2018-04-20 编辑:伟荣 手机版

  随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。以下是小编为大家整理好的单片机电子密码锁论文,欢迎大家阅读参考!

  [摘 要] 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,安全性能低,无法满足人们的需要。本文从经济实用的角度出发,采用美国Atmel公司的单片机AT89S51与低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作为主控芯片与数据存储器单元,结合外围的键盘输入、显示、报警、开锁等电路,用汇编语言编写主控芯片的控制程序,设计了一款可以多次更改密码具有报警功能的电子密码锁。

  [关键词] 单片机 报警 AT89S51

  一、系统总体设计

  本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码,后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比,从而判断密码是否正确,然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路.

  各模块功能如下:

  1.键盘输入模块:分为密码输入按键与几个功能按键,用于完成密码锁输入功能。

  2.显示模块:用于完成对系统状态显示及操作提示功能。

  3.复位电路:完成系统的复位。

  4.报警电路:用于完成输错密码时候的警报功能。

  5. 密码存储模块:用于完成掉电存储功能,使修改的密码断电后仍能保存。

  6. 开锁电路:应用继电器及发光二极管模拟开锁,完成开锁及开锁提示。

  二、主要芯片介绍

  AT89S51

  AT89S51单片机是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8K Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造。

  AT89S51具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器。

  P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。

  P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。

  P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。

  P3口作为AT89S52的一些特殊功能管脚备选功能,

  P3.0 RXD(串行输入口)

  P3.1 TXD(串行输出口)

  P3.2 /INT0(外部中断0)

  P3.3 /INT1(外部中断1)

  P3.4 T0(记时器0外部输入)

  P3.5 T1(记时器1外部输入)

  P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)

  P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)

  存储芯片AT24C02

  AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型EPROM,内含256×8位存储空间,具有工作电压宽(2.5~5.5 V)、擦写次数多(大于10000次)、写入速度快(小于10 ms)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他是采用了IC总线式进行数据读写的串行器件,占用很少的资源和I/O线,并且支持在线编程,进行数据实时的存取十分方便。

  三、硬件设计

  本系统外围电路包括键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成,根据实际情况键盘输入部分选择4×4矩阵键盘,显示部分选择字符型液晶显示LCD1602,密码存储部分选用AT24C02芯片来完成。其原理图如图2-2所示。

  键盘输入模块

  由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用独立按键式键盘。采用的是矩阵式按键键盘,它由行和列组成,也称行列式键盘,按键位于行列的交叉点上,密码锁的密码由键盘输入完成,与独立式按键键盘相比,要节省很多I/O口。本设计中使用的这个4×4键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使用。键盘的每个按键功能在程序设计中设置。

  密码存储模块

  AT24C02的1、2、3脚是三条地址线,用于确定芯片的硬件地址。在AT89S51试验开发板上它们都接地,第5脚和第8脚分别为正、负电源。第8脚SDL为串行数据输入/输出,数据通过这条双向IC总线串行传送,在AT89S52试验开发板上和单片机的P3.6连接。第6脚SCL为串行时钟输入线,在AT89S52试验开发板上和单片机的P3.7连接。SDL和SCL都需要和正电源间各接一个5.1K的电阻上拉。第6脚接P3.5。AT24C02中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后,该地址寄存器自动加1,以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间,一次操作可写入多达8个字节的数据。

  复位部分

  单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。该电路在最简单的复位电路下增加了手动复位按键,在接通电源瞬间,电容C1上的电压很小,复位下拉电阻上的电压接近电源电压,即RST为高电平,在电容充电的过程中RST端电压逐渐下降,当RST端的电压小于某一数值后,CPU脱离复位状态,由于电容C1足够大,可以保证RST高电平有效时间大于24个振荡周期,CPU能够可靠复位。增加手动复位按键是为了避免死机时无法可靠复位。当复位按键按下后电容C1通过R5放电。当电容C1放电结束后,RST端的电位由R5与R6分压比决定。

  晶振部分

  AT89S52引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及电容C2、C3连接。晶振、电容C2/C3及片内与非门(作为反馈、放大元件)构成了电容三点式振荡器,振荡信号频率与晶振频率及电容C2、C3的容量有关,但主要由晶振频率决定,范围在0~33MHz之间,电容C2、C3取值范围在5~30pF之间。根据实际情况,本设计中采用12MHZ作为系统的外部晶振。电容取值为10pF。

  显示模块

  显示部分由液晶显示器LCD1602取代普通的数码管完成。开锁时,按下键盘上的开锁按键后,利用键盘上的数字键0-9输入密码,每按下一个数字键后在显示器上显示一个*,输入多少位就显示多少个*。当密码输入完成时,按下确认键,如果输入的密码正确的话,则显示open,单片机其中P2.0引脚会输出低电平,使三极管T2导通,电磁铁吸合,继电器开关跳转,电子密码锁被打开,如果密码不正确,显示wrong,P2.0输出的是高电平,电子密码锁不能打开。通过LCD显示屏,可以清楚地判断出密码锁所处的状态。

  报警部分

  报警部分由陶瓷压电发声装置及外围电路组成,密码正确时,直接开锁,当密码输入错误时,单片机的P2.1引脚为低电平,三极管T3导通蜂鸣器发出噪声报警。

  开锁部分

  开锁控制电路的功能是当输入正确的密码后将锁打开。系统使用单片机其中一引脚线发出信号,经三极管放大后,由继电器驱动电磁阀动作将锁打开。用户通过键盘任意设置密码,并储存在E2PROM中作为锁码指令。只有用户操作键盘时,单片机的电源端才能得到3V电源,否则,单片机处于节电工作方式.

  四、结束

  本次设计的电子密码锁是以手动键盘输入密码的,通过段时间对电子密码锁的研究学习,发觉这种密码输入方式可以进行改革。在越来越高科技化的今天,遥控控制显的愈发重要,今后的电子密码锁应该具有以红外技术或无线电技术为辅助的密码按键输入远程交互技术,这样就能远程输入密码完成操作。也可以放弃传统的按键输入密码模式,借助传感器技术运用声控来实现密码输入,又或者人脸识别技术,还有一种就是用户指纹输入方式,这些都可以使开锁的时间更短更方便。电子密码锁产业将向静态功耗更低,外围电路更简化,可提供的功能或控制口更多,更人性化高科技化的方向发展。

  参考文献

  [1]叶启明.单片机制作的新型安全密码锁[J].家庭电子.2000,第六期:24-27.

  [2]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计[J].现代电子技术.2005,第三期:57-58.

  [3]李明喜.新型电子密码锁的设计[J].机电产品开发与创新.2004,第八期:77-79.

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