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智能电子锁的毕业论文.doc

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：6.26M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1 绪论
    1.1 引言
    1.2 电子密码锁的背景
    1.3 电子锁设计的意义的本设计特点
    2.系统设计
    2.1系统总设计结构图
    2.2．开锁机构设计
    2.2.1主控芯片AT89C51单片机的简介
    3系统硬件设计
    3.1键盘设计
    3.2系统电路设计：
    3.2.1 晶振时钟电路
    3.2.2复位电路设计
    3.2.3 存储器的介绍
    3.2.4串口引脚功能介绍
    3.2.4 其它引脚
    3.3电路图的绘制
    3.3.1 PROTEL 99 SE简介：
    4.软件设计
    4.1 系统软件设计整体思路
    4.2系统软件设计流程图
    5 程序调试和硬件仿真
    5.1 程序调试用到的软件及工具
    5.2 KEIL C51简介
    5.3 软件调试过程
    6 设计总结与展望
    致 谢
    参考文献
    附录|c语言程序
    www.yoryu-shop.net 整理 目录 1 绪论...................................................................................................................................................................1 1.1 引言 .................................................................. 1 1.2 电子密码锁的背景 ...................................................... 1 1.3 电子锁设计的意义的本设计特点 .......................................... 2 2.系统设计..........................................................................................................................................................3 2.1 系统总设计结构图 .......................................................3 2.2．开锁机构设计 ......................................................... 3 2.2.1 主控芯片 AT89C51 单片机的简介 ....................................... 4 3 系统硬件设计..................................................................................................................................................7 3.1 键盘设计 ...............................................................7 3.2 系统电路设计： .........................................................7 3.2.1 晶振时钟电路 ...................................................... 7 3.2.2 复位电路设计 ....................................................... 8 3.2.3 存储器的介绍 ...................................................... 9 3.2.4 串口引脚功能介绍 ................................................... 9 3.2.5 其它引脚 ........................................................... 9 3.3 电路图的绘制 ...........................................................9 3.3.1 PROTEL 99 SE 简介： ............................................ 11 4.软件设计........................................................................................................................................................12 4.1 系统软件设计整体思路 ................................................. 12 4.2 系统软件设计流程图 ....................................................12 5 程序调试........................................................................................................................................................13 5.1 程序调试用到的软件及工具 .......................................... 14 5.2 KEIL C51 简介 ...................................................... 14 5.3 调试过程 ........................................................... 14 5.4 硬件仿真 ........................................................... 20 6 设计总结与展望..........................................................................................................................................22 致 谢.................................................................................................................................................................23 参考文献............................................................................................................................................................ 24 附录|c 语言程序............................................................................................................................................. 25 I
    www.yoryu-shop.net 整理 1.1 引言 1 绪论 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，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好， 安全系数高，受到了广大用户的喜爱。锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空 间范围或某种器具的,必须以钥匙或暗码打开的扣件。锁具发展到现在已有若干年的历史 了，人们对它的结构、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打开的方法和工具也层 出不穷。现代人类文明社会里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念， 价值观念，文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自已的行为， “非礼不为”，虽无钥匙亦不会乱闯。然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高 科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。 为什么会出现这种情况呢？因为传统锁具都存在致命的弱点： 第一、 锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏； 第二、 锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。 目前，市场上很多国内外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。在惯偷面前，两 根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开，有的惯偷甚至公开扬言：“没有我打不开 的锁。”其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简单。面对这一残酷的现状， 新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求。 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
    www.yoryu-shop.net 整理 1.3 电子锁设计的意义的本设计特点 单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存 储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口 （I/0）等主要计算机功能部件都集成 在一块集成电路芯片上的微型计算机。 计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是 它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我 们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络 通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的 各种智能 IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能 做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并 且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后， 我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路， 核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使 用也不会担心精度达不到了，且容易升级改善。 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。本文从经济实用的角度出 发，采用 AT89C2051 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。 （1）系统设置 6 位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。 （2）密码由用户自己设定，在密码输入正确下，用户可自行修改密码或者是开门。 （3）具有自动报警功能。自动报警分现场报警和远程报警两种。现场报警由扬声器发出 报警声。 （4）两种情况下可报警：一是密码输入错误 3 次，则报警；二是非正常开门，如破门而 入的情况，可通过系统的红外监视装置监测，同时报警，保证了系统的安全性。系统工作 时，用户通过按键输入 6 位密码，单片机将输入密码与设定密码进行比较，若密码正确， 则发出开锁信号，将门打开，系统不报警；若密码不正确，则有相应的指示灯闪动，并要 求重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过 3 次，若 3 次输入的密码都不正确，则发 出报警信号。 2
    www.yoryu-shop.net 整理 2.1 系统总设计结构图 2.系统设计 图 2-1 系统总设计结构图 本设计由主控芯片 51 单片机，单片机时钟电路，键盘，存储器，报警系统和开锁电路 组成。单片负责控制整个系统的执行过程。 2.2．开锁机构设计 通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。本设计 通过 P3.0 接一个 3 极管驱动继电器打开电磁阀线圈实现开关门。 AT89C51 密码正确 开锁驱动电路 电磁阀 3
    www.yoryu-shop.net 整理 图 2－2 密码锁开锁机构示意图 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，单片机便输出开门信号， 送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。 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 ·寿命：1000 写/擦循环 ·数据保留时间：10 年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8 位内部 RAM ·32 可编程 I/O 线 ·两个 16 位定时器/计数器 ·5 个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 4
    www.yoryu-shop.net 整理 P0 口：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。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义 为数据/地址的第八位。 P1 口：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：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。并因此作 为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用 于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在 给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门 电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外 部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 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） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正 脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 5
    www.yoryu-shop.net 整理 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。另外，该引脚被略 微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期 两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管 是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电 平时，此间内部程序存储器。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 图 2-3 AT89C51 芯片图 6
    www.yoryu-shop.net 整理 3.1 键盘设计 3 系统硬件设计 为了使本电路更加简洁，本电子锁的密码锁采用简单的阿拉珀数字进行输入作为电路 的密码输入。P1口控制3*4的键盘硬件设备可实现密码的输入与更改。图如下： 图3—1键盘电路 3.2 系统电路设计： 本系统电路主芯片 AT89C51，晶振和两个电容组成的时钟脉冲，一个电阻和一个电解 电容和一个按键组成的复位电路，一个 lcd1602 构成的密码显示器，一个蜂鸣器，1 个红 LED 构成报警电路，一个绿色的 LED，一个 NPN 三极管加上一个继电器组成的驱动电路构 成了系统电路。 3.2.1 晶振时钟电路 单片机 XIAL1 和 XIAL2 分别接 30PF 的电容，中间再并个 12MHZ 的晶振，形成单片机 的晶振电路。 7
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