毕业论文
基于单片机的电子密码锁设计
基于单片机的电子密码锁设计
摘要
随着科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤为突出，传统的机械锁由于构造简单，被撬事件屡见不鲜。电子密码锁保密性好，使用灵活性高，收到广大用户的青睐。
本设计是以单片机AT89C52作为密码锁的主控芯片与数据存储单元，结合外围的矩阵键盘输入、LCD显示、开锁、报警等，用C语言编写程序，并用Keil uVision4软件进行编译设计了一款可以更改密码，具有报警功能的电子密码控制系统。
本设计采用矩阵键盘对密码进行输入，具有较高的优势，减少了I/O口的占用数目。密码的显示采用LCD显示屏实现，为确保安全性统一使用“*”显示密码，当重新设置密码时按下“修改”键，LCD显示屏显示数字。采用蜂鸣器模拟报警系统，增加了密码锁的安全能力。软件使用C语言编程，运用自上而下的模块化设计思想，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，设计达到电子密码锁的功能。
关键字:密码锁、AT89C52、矩阵键盘、报警
一、设计背景
随着社会科技的进步，锁已经发展到了密码锁、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，不同图像来控制锁的开启，从而大大提高了锁的安全性。当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在机密保护、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一部分，运用非常广泛，研究它具有重大的现实意义。
电子密码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。目前使用的密码锁种类繁多，各具特色。本文从经济实用的角度出发，采用AT89C52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。
二、设计目的
1.了解单片机开发系统的组成及结构；
2.掌握I/O口的操作方法；
3.能够熟练使用protues和keil软件进行连线和编程，并熟练掌握仿真方法；
4.掌握LCD显示屏的显示原理；
5.掌握C语言编程方法；
6.培养查找错误和改正错误的能力。
三、设计要求
本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路组成电子密码控制系统。设计主要功能有：
1.设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则锁打开，LCD显示
“Password Right Lock Opened!”。原始密码在首次开锁时为“000000”。
2.重新设置密码时，LCD显示“******”，按下“修改”键显示数值。
3.密码只能输入6位数字，无法输入多余数字。
4.具有自动报警功能：当密码输入错误三次，报警，蜂鸣器响3秒。
5.LED数码管显示密码，为确保安全性所有密码均用“*”表示。
四、设计原理和硬件仿真方案
1.矩阵键盘
密码的输入用矩阵键盘实现，包括数字键和功能键。
具体功能设计如表一：
表一键盘具体功能设计表
0~9 数字键输入密码
新建新建键设定新密码
确认确认键比较密码
修改修改键显示密码
进入进入键允许输入密码
取消取消键取消输入密码
如图一所示，矩阵键盘的每一条水平（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条列线即可组成有M
N 个按键的键盘。
图一矩阵键盘
本次设计需要0~9十个数字按键、一个新建键、一个确认键、一个修改键、一个进入键和一个取消键共15个按键，所以选用4X4的矩阵按键。
在这种行列式矩阵键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按
键并确认有无按键按下的程序段，还要对按键进行消抖处理。
当确认有按键按下后，就要识别是哪一个按键被按下。本次设计使用的是线反转法。给行线置为0x0f，给列线置为0xf0，再将行列进行逻辑或结果为0xff，当有按键按下时相应的按键位行列均为0，行列逻辑或不为0xff,由此可利用行列逻辑或后的值是否为0xff来判断是否有按键按下。再根据扫描结果判断按下键的位置。给相应的按键赋值即可实现数字键和功能键。对功能键进行相应的软件编程即可实现按键功能。
使用矩阵键盘能减少键盘和单片机接口所占用的I/O线数目，当按键较多的时候通常采用这种方法。
2.开锁电路
在本次设计中用发光二极管代替电磁锁，二极管D1亮表示锁开，二极管灭表示没有开锁。如图二所示，当输入密码与内置密码相配合时将P2.1置0，二极管亮，否则二极管不亮。
图二发光二级管电路
3.报警电路
报警电路由单片机和蜂鸣器组成，如图三所示，当P2.0为低电平时蜂鸣器发出声音报警。每次输入的密码与正确密码进行比较，如果相同，锁开灯亮。如果输入错误则用一个变量来记录输入错误的次数，当输入密码错误达到三次时，蜂鸣器工作发出报警声音，本次设计使用的是声音持续3秒蜂鸣器报警，即可听到“嘟——”3秒的响声。
图三报警电路
4.LCD显示电路
密码显示电路由单片机、排阻和LCD显示屏组成。显示电路如图四所示。为保证密码的保密性，本设计采用“*”显示所有输入密码，如图四所示。当重设密码时，按下“修改”键显示数字，如图五所示。本设计只允许输入数字密码6次，超过6次以后的数字无法输入。
图四LCD显示电路
图五重设密码LCD显示数字
五、软件程序设计
本系统软件设计由主程序、初始化程序、键盘扫描程序、密码输入程序、功能键定义程序、重置密码程序、LCD显示程序、中断延时程序、报警程序、延时程序组成。
如图六所示为主程序流程图，开始接上电源，程序进行初始化设置，然后在键盘上输入密码，此系统进行键盘扫描，判断密码是否正确，密码正确开锁，密码不正确统计错误密码次数加1。在开锁情况下进行修改密码，点击确认密码修改成功，否则结束返回。若密码修改成功则再执行之前的操作。
