基于单片机的智能密码锁设计与制作,包含PCB图

0 下载量 61 浏览量 更新于2024-03-14 收藏 400KB DOC 举报
摘要: 本文介绍了基于单片机的智能密码锁的设计与制作过程,其中包括硬件和软件的开发,以及PCB电路板的设计。通过对密码锁的功能需求进行分析,设计了一种可以实现开锁、更改密码等功能的智能密码锁系统。通过单片机控制电路板的输入输出,实现密码的输入和验证功能。在软件设计方面,采用了C语言编写程序,实现了密码的存储和比对功能。最后,通过PCB图制作了实际的电路板原型,并进行了测试验证,证明了智能密码锁系统的可行性和稳定性。 英文摘要: This paper introduces the design and production process of an intelligent password lock based on single-chip microcomputer, including the development of hardware and software, as well as the design of the PCB circuit board. Through the analysis of the functional requirements of the password lock, a smart password lock system that can realize functions such as unlocking and changing passwords is designed. By controlling the input and output of the circuit board using a single-chip microcomputer, the functions of password input and verification are realized. In terms of software design, the program is written in C language to achieve functions such as password storage and comparison. Finally, a practical circuit board prototype is made through the PCB diagram, and testing validation is carried out, proving the feasibility and stability of the intelligent password lock system.
2023-02-27 上传
基于单片机的电子密码锁设计 摘要:随着社会的发展,电子密码锁在日常生活中的作用越来越明显。本电子密码锁是 基于单片机的设计,主要划分为四大模块,由单片机最小系统、矩阵键盘、LCD显示、声 光报警模块等组成。单片机最小系统的主要功能是对外部输入的数据进行处理,显示电 路将所要操作的步骤显示出来,指导用户使用,报警电路是对输入错误密码时的警告报 警。系统能完成开锁、密码输入错误报警、密码删除、密码修改等基本功能[1]。 关键词:解锁;数据处理;单片机;LCD显示;报警 The Design of Electronic Password Locks Based on MCU Abstract: With the development of our society, electronic password locks play a more and more important role in nowadays. The design of this electronic password locks based on MCU mainly divided into four modules, including the MCU minimum system, matrix keyboard, LCD display, sound and light alarm module circuit and so on. The MCU minimum system processes the input data from matrix keyboard. The LCD displaies the operating steps one by one and guides the users to operate. If the input password is wrong the sound and light alarm module circuit will work. The system can realize the basic function, such as opening the electronic locks completely, alarming with the error password, deleting the password, modifying the password and so on[1]. Key words: unlocking, data processing, MCU, LCD display, alarm 一、引言 在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位文件档案、财务报表以及一些 个人资料的保存多以加锁的办法来解决,若使用传统的机械式钥匙开锁,人门常需要携 带多把钥匙,使用极其不方便,且钥匙丢失后安全性将大打折扣。随着科学技术的不断 发展,人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求 ,增加其安全性,用密码代替钥匙的电子密码锁应运而生。电子密码锁具有安全性高、 成本低、功耗低、易操作等特点[2]。 本电子密码锁是基于单片机的设计,主要划分为四大模块,由单片机最小系统、矩阵 键盘、LCD显示、声光报警模块等组成。单片机最小系统的主要功能是对外部输入的数据 进行处理,显示电路将所要操作的步骤显示出来,指导用户使用,声光报警模块是对输 入错误密码次数超过三次时的警告报警。系统能完成开锁、密码输入错误报警、密码删 除、密码修改等功能。 二、系统总方案设计 本设计的系统总方案设计方框图如图1所示。 图1 系统总设计方框图 三、具体硬件电路设计 1、键盘输入模块设计:键盘选用4*4矩阵,具有数字键0- 9、开锁键、删除键、修改密码键和消除报警键等。4*4键盘输入模块如图2所示。 图2 4*4键盘输入模块电路图 2、单片机最小系统设计:本设计选用STC89C51单片机作为控制核心。STC89C51是具 有高性能和低功耗优点的8位可编程控制器,内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存 器,可以通过软件编程来实现电子密码锁设计中的各项要求和功能,而且单片机的 I/O 口也足够使用,硬件电路连接比较简单。单片机最小系统如图3所示[3]。 图3 单片机最小系统电路图 3、LCD显示模块设计:LCD显示模块选用LCD1602 作为主液晶显示器。此液晶显示屏能输入两行的字母或数字,功能比较简单,通用性强 。本次设计中要显示输入密码的数据值和各功能的提示,使用 LCD1602 液晶来作为显示模块比较直观形象。LCD显示模块如图4所示。 图4 LCD显示模块电路图 4、声光报警模块设计:采用声和光两种方式的双重效果进行报警,如果错误密码输 入次数超过三次则报警灯闪烁而且
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基于单片机的电子密码锁的设计 通信工程 2014届学生:***** 学号:******** 指导教师: *** 摘要:单片机已经在家电领域中得到了广泛的应用,而且在安全密保方面,具有防盗报 警功能的电子密码锁逐渐取代了传统的机械密码锁,克服了机械密码锁密码过少的安全 性问题。本密码锁的主控芯片采用价格实惠而且容易购买的 STC89C52芯片。密码输入采用矩阵键盘及独立键盘,密码显示采用共阴极的八段显示数 码管。系统能完成密码输入、正确开锁、超次报警这些基本的密码锁的功能。系统的软 件实现采用功能强大且易于开发的KeilC51环境,且支持ISP下载。因此没使用编程器, 用C语言实现系统的软件部分。由于51单片机也有一些不足之处如断电后内部RAM储存的 数据会完全丢失,为了克服这一缺点,系统的外围加了掉电存储电路并且由AT24C02芯片 来实现。此设计具有安全性高、价格低廉便于实现、易于改进等优点。 关键词 电子密码锁 STC89C52 矩阵键盘 AT24C02 目 录 1 绪 论 1 1.1 单片机及其特点 1 1.2单片机的发展及应用 1 1.2.1 单片机的发展趋势 1 1.2.2单片机的应用 2 1.3 MCS-51系列单片机 3 2系统硬件设计 5 2.1 设计思路 5 2.2系统方案的选择 5 2.2.1 电子密码锁功能简述 6 2.2.2 系统的总体设计 6 2.3单元电路的设计 7 2.3.1主控芯片介绍 7 2.3.2 键盘输入电路 9 2.3.3 密码存储电路 10 2.3.4开锁电路 11 2.3.5报警电路 12 2.3.6 显示电路 12 2.3.7串口通信电路 14 2.3.8 晶振电路 15 3 系统软件设计 17 3.1 软件工具介绍 17 3.1.1. Keil C51概述 17 3.1.2. Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 17 3.1.3下载工具STC-ISP 18 3.2程序设计 18 4 硬件电路调试 20 4.1单元功能电路调试 20 4.2联机调试 20 5 改进方法 23 5.1 电路方面的改进 23 5.2 软件方面的改进 23 致 谢 25 附录一 程序 26 附录二 数码管显示电路 32 附录三 总设计图 33 参考文献 36 1 绪 论 2系统硬件设计 2.1 设计思路 硬件设计是整个系统的基础,要考虑的方面很多,除了实现此设计的基本功能以外, 主要还要考虑如下几个因素: 系统稳定度; 器件的通用性或易选购性; 软件编程的易实现性; 系统其它功能及性能指标;因此硬件设计至关重要。现从各功能 模块的实现逐个进行分析探讨。 2.2系统方案的选择 方案一:用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制,共设 了9个用户输入键,其中只有4个是有效的密码按键,其它的都是干扰按键,若按下干扰 键,键盘输入电路自动清零,原先输入的密码无效,需要重新输入;如果用户输入密码 的时间超过10秒(一般情况下,用户不会超过10秒,若用户觉得不便,还可以修改)电 路将报警20秒,若电路连续报警三次,电路将锁定键盘2分钟,防止他人的非法操作。采 用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差,故不采用。 方案二:选用单片机STC89C52作为本设计的核心元件,利用单片机灵活的编程设计和 丰富的I/O端口,及其控制的准确性,实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接 输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制,外接AT24C02芯片用于密码的存储,外接八 段数码管用于显示作用。当用户需要开锁时,先按键盘开锁键之后按键盘的数字键0-9 输入密码。密码输完后按下确认键,如果密码输入正确则开锁,不正确显示密码错误重 新输入密码,当三次密码错误则发出报警;当用户需要修改密码时,先按下键盘设置键 后可以设置新密码。新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储,密码修改成功。 综上分析:方案一虽然设计简单但它的实用性不是很强。而方案二设计复杂,但是 安全性好,功耗低,成本低,而且容易操作保密性强。 2.2.1 电子密码锁功能简述 在本设计中用户通过键盘输入密码,确认后系统调用密码比较判断函数,如果密码在 规定的时间内输入正确,单片机输出开门信号开锁。如果在规定的时间内没完成密码的 输入,系统则自动清除所输入的密码,并提示重新输入。用户发现错误时,可以清除重 输。密码输入后,通过验证和多位校验后了,如果密码错误则启动报警系统,当密码错 误次数达到3次时,系统将锁定一定的时间,时间到后系统则启动键盘输入。初始密码由 系统设定,用户可根据自己的要求设定密码,修改密码时首先需要与旧密码匹配,如果 输入旧密码错误则系统报警并自动退出密码修改系统。旧密码正确则可以输入新密码, 新密码