AT89C2051单片机电子密码锁设计:硬件电路与软件实现

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0 下载量 92 浏览量 更新于2024-06-27 3 收藏 541KB DOC 举报
本文档详细介绍了基于AT89C2051单片机设计的一款电子密码锁系统。在当今社会,随着科技的发展,人们对家庭安全的需求日益增长,传统的机械锁安全性较低,而电子锁因其高保密性和灵活性,成为备受欢迎的选择。本文重点讨论了系统设计的各个方面。 首先,系统设计包含了以下几个关键部分: 1. **总体设计框图**:系统由单片机作为核心,矩阵键盘用于密码输入,液晶显示用于提供用户界面,还有密码存储模块和报警控制模块,确保了基本的功能实现。 2. **硬件电路设计**: - **时钟电路**:时钟电路为单片机提供稳定的时序脉冲,确保了系统运行的准确性。 - **复位电路**:复位是系统启动的基础,设计了一个配合外部电路实现复位的电路,确保了单片机的初始化。 - **矩阵键盘设计**:采用了4x4矩阵键盘,用户可以通过它输入6位密码。 - **报警控制电路**:当输入密码错误达到三次时,会触发报警功能,增加系统的安全性。 - **液晶显示电路**:用于显示操作提示和当前系统状态,增强了用户交互体验。 3. **系统软件设计**: - **初始化及按盘识别程序**:设置正确的密码才能解锁,系统能够识别并处理用户输入。 - **开锁程序**:输入正确密码后,执行开锁操作,并有提示。 - **修改密码程序**:允许用户在开锁状态下更改密码,提升便利性。 - **LCD显示程序**:用以清晰展示操作步骤和结果。 4. **仿真测试结果**:文章未提及具体测试结果,但可以推测这部分会详细介绍实际操作中的性能表现和可能遇到的问题。 5. **总结**:总结了整个设计的优点,如经济实用性、成本低、易于推广,强调了其在住宅和办公室环境中的应用价值。 本文不仅展示了单片机在电子锁设计中的应用,还体现了其在简化设计、降低成本和增强安全性方面的优势,是学习和理解电子密码锁设计的一个实用案例。
2023-02-27 上传
单片机课程设计电子密码锁 摘要 本文的电子密码锁利用数字逻辑电路,实现对门的电子控制,并且有各种附加电路 保证电路能够安 工作,有极高的安全系数。 关键词 电子密码锁 电压比较器 555单稳态电路 计数器 JK触发器 UPS电源。 1 引言 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,受到了广大用户的亲呢。 设计本课题时构思了两种方案:一种是用以AT89C2051为核心的单片机控制方案;另 一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。考虑到单片机方案原理复 杂,而且调试较为繁琐,所以本文采用后一种方案。 2 总体方案设计 2.1设计思路 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40秒(一般情况下,用户不会超过40秒,若用户觉得不便,还可以修 改)电路将报警80秒,若电路连续报警三次,电路将锁定键盘5分钟,防止他人的非法操 作。 2.2总体方框图 3 设计原理分析 电路由两大部分组成:密码锁电路和备用电源(UPS),其中设置UPS电源是为了防止因 为停电 造成的密码锁电路失效,使用户免遭麻烦。 密码锁电路包含:键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路 、键盘输入次数锁定电路。 3.1 键盘输入、密码修改、密码检测、开锁及执行电路 . 其电路如下图1所示: 图1 键盘输入、密码修改、密码检测、开锁、执行电路 开关K1~K9是用户的输入密码的键盘,用户可以通过开关输入密码,开关两端的电容 是为了提高开关速度,电路先自动将IC1~IC4清零,由报警电路送来的清零信号经C25送 到T11基极,使T11导通,其集电极输出低电平,送往IC1~IC4,实现清零。 密码修改电路由双刀双掷开关S1~S4组成(如图2所示), 它是利用开关切换的原理实现密码的修改。例如要设定密码为1458,可以拨动开关S1向 左,S2向右,S3向左,S4向右,即可实现密码的修改,由于输入的密码要经过S1~S4的选 择,也就实现了密码的校验。本电路有16组的密码可供修改。 图2 密码修改电路 由两块74LS112(双JK触发器,包含IC1~IC4)组成密码检测电路。由于IC1处于计数 状态,当用户按下第一个正确的密码后,CLK端出现了一个负的下降沿,IC1计数,Q端输 出为高电平,用户依次按下有效的密码,IC2~IC3也依次输出高电平,送入与门IC5,使 其输出开锁的高电平信号送往IC13的2脚,执行电路动作,实现开锁。 执行电路是由一块555单稳态电路(IC13),以及由T10、 T11组成的达林顿管构成。若IC13的2脚输入一高电平,则3脚输出高电平,使T10导通, T11导通,电磁阀开启,实现开门,同时T10集电极上接的D5(绿色发光二极管)发亮, 表示开门,20秒后,555电路状态翻转,电磁阀停止工作,以节电。其中电磁阀并联的电 容C24使为了提高电磁阀的力矩。 3.2 报警电路 报警电路实现的功能是:当输入密码的时间超过40秒(一般情况下用户输入不会超过 ),电路报警80秒,防止他人恶意开锁。 电路包含两大部分,2分钟延时和40秒延时电路。其工作原理是当用户开始输入密码 时,电路开始2分钟计时,超出40秒,电路开始80秒的报警。如图3所示 图3 报警电路 有人走近门时,触摸了TP端(TP端固定在键盘上,其灵敏度非常高,保证电路可靠的触发 ),由于人体自身带的电,使IC10的2脚出现低电平,使IC10的状态发生翻转,其3脚输出 高电平,T5导通(可以通过R12控制T1的基极电流),其集电极接的黄色发光二极管D3发光 ,表示现在电子锁处于待命状态,T6截止,C4开始通过R14充电(充电时间是40秒,此时为 用户输入密码的时间,即用户输入密码的时间不能超过40秒,否则电路就开始报警, 由于用户经常输入密码,而且知道密码,一般输入密码的时间不会超过40秒),IC2开始 进入延时40秒的状态。 开始报警:当用户输入的密码不正确或输入密码的时间超过40秒,IC11的2脚电位随着 C4的充电而下降,当电位下降到1/3Vcc时(即40秒延时结束时候),3脚变成高电位(延时时 是低电平),通过R15使(R15的作用是为了限制T7的导通电流防止电流过大烧毁三极管)T7 导通,其集电极上面接的红色发光二极管D4发亮,表示当前处于报警状态,T8也随之而导通 ,使蜂鸣器发声,令贼人生怯,实现报警. 停止报警:当达到了80秒的报警时间,IC10的6,7脚接的电容C5放电结束,IC10的3脚变 成低