1、课程设计密码锁单片机原理及应用课程设计题 目 基于89S52单片机的密码锁设计 学生姓名 董亚 学 号 学 院 信息与控制学院 专 业 测控技术与仪器 指导教师 孙伟二一 二 年 六 月 八 日 基于AT89S52单片机的密码锁设计前 言在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。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。
2、为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作、记住密码即可开锁等优点。 目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。本系统由AT89C52单片机系统（主要是AT89C52单片机最小系统）、8位数键盘，蜂鸣器报警，继电器控制等组成，具有设置、修改8位用户密码、超过3次次报警、密码错误报警等功能。除上述基本的密码锁功能外，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用。 这种能防止多次试探密码的单片机应用前景广泛。电子密码锁发展趋势 电子密码锁应用于金融业，其根本
3、的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：1、授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜；2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；3、授予流通权，如自动存取款。目前，金融行业电子密码锁的应用主要集中在前两个层面上。下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子密码锁以及它们的技术发展方向。当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子密码锁“软、硬不吃”。一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度、锁止型式、配合间隙和布局
4、。提高电子密码锁之防护能力的必然途径是报警，在金融业的许多场所有人值守、有电视监控，具有报警功能，可以综合物理防范和人力防范两种作用。报警的前提是具备探测功能，根据电子密码锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。根据国内外的实践经验，金融业实行安全防范风险等级很有必要，即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等，可以评估被防护物或区域的防护能力，得出风险等级，其中，电子密码锁的性能至关重要。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子密码锁获得高度的
5、保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子密码锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。组合使用信息也能够使电子密码锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”。 。一、 项目要求基于AT89S52单片机的密码锁设计，具体功能如下：（1）总共可以设置8位密码，每位密码值范围18。（2）用户可以自行设定和修改密码。（3）按每个密码键是都有声音提示。（4）若键入的8位开锁密码不完全正确，则报警5s，以提醒他人注意。（5）开锁密码连续错3次要报警1分钟，报警期间输入密码无效，以防止窃贼多次试探密码。（6）键入的8位开锁密码完全正确才能开锁，开锁时要有1s的提示音
6、。（7）电磁锁的电磁线每次通电5s，然后恢复初态。（8）密码键盘上只允许有8个密码锁按键。锁内有备用电池，只有内部上点恢复时才能设置或修改密码，因此，仅在门外按键是不能修改或设置密码的。 （9）密码设定完毕后要有2s提示音。二、系统设计按照系统设计要求和功能，将系统分为主控模块，按键扫描模块，蜂鸣器，电源电路，复位电路，晶振电路，驱动电路几个模块，系统框图如图所示。主控模块采用AT89S52单片机。 基于AT89S52单片机的密码锁组成框图三、 硬件设计1.电路原理图：系统硬件电路图如图10-2所示，PI口接密码按键，开锁脉冲由P3.2输出，报警和提示音由P3.7输出，按键ah分别代表数字07
7、.若没有按键按下，则P1.0P1.7全是高电平；若某按键被按下，则相应的口线为低电平。2、proteus仿真图： 3、外部晶振电路：外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容Cl、C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容Cl、C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。此次实验采用使用石英晶体，电容使用30pF10pF 4、复位电路：RST引脚与电源之间接10UF左右的极性电容和在RST与VSS之间接一个电阻（约8.2千欧姆）就可实现加电复位功能。 复位后的状态：a、复位后PC值为0000H，表明复位后的程序从
8、0000H开始执行。b、SP值为07H，表明堆栈底部在07H，一般需要重新设置SP值。c、P0P3口值为FFH。P0P3口用作输入口时，必须先写入“1”。单片机在复位后，已使P0P3口每一端线为“1”，为这些端线用作输入口做好了准备。3、数字按键电路：通过BUTTON 按键接P1口对应端口，通过手动按键给对应的P1口拉致低电平从而改变端口值，从而给出密码值。 4、蜂鸣器：通过8550以及按键控制和软件延时控制蜂鸣器持续工作时间。5、继电器控制电路：密码正确则8550三极管导通，加以继电器电磁线圈两端5V电压，线圈产生磁场吸引开关打到常开引脚，从而接通发光二极管，从而点亮发光二极管。 6、功能拓
9、展：在P2口接一一位数码管，这样在没按下每一个键则显示对应的数字，这样就可以方便记录密码，以能够一个人设置密码而另外一个人通过被告知的密码而打开相信的电子设备。7、数码管LG5011AG显示：通过P2输出信号从而控制数码管显示对应的按键编号。四、 元器件清单基于AT89S52单片机的密码锁元件清单如表所示。五、程序调试 ：在硬件支持的环境下，用proteus设计好的电路，Keil编好的程序编译成芯片可识别的S51文件，利用PC机写进proteus程序图芯片内进行仿真测试，并对其出现的错误进行修改，由图4.4图4.8可看出最终调试成功。 图4.4 keil编译程序成功图4.5 keil生成hex
10、文件图4.6 proteus调用keil的hex文件进行仿真六、程序流程图： 如图10-3所示给出了该单片机密码锁电路的软件流程图。图中AA1AA8以及START、SET、SAVE是程序中的标号，是为了理解程序而专门标在流程图的对应位置的，分析程序时可以仔细对照参考。 该密码锁中RAM存储单元的分配方案如下所示。*/31H38H：依次存放8位设定的密码，首位密码存放在31H单元中。*R0：指向密码地址。*R2：已经输入密码的位数。*R3：存放允许的错码次数3与实际错码次数的差值。*R4R7：延时用。*00H：错码标志位。对于ROM存储单元的分配，由于程序比较短，而且占用的存储空间比较少，因此，
11、在无特殊要求时，可以从0030H单元（其他地址也可以）开始存放主程序。 基于AT89S52单片机的密码锁程序流程图 程序清单ORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART:ACALL BP MOV R0,#31H MOV R2,#8SET: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,L8 AJMP SETL8: ACALL DELAY CJNE A,#0FFH,SAVE AJMP SETSAVE: ACALL BP MOV R0,A INC R0 DJNZ R2,SET MOV R5,#16D2S: ACALL BPDJNZ R5,D2S MOV
12、 R0,#31H MOV R3,#3AA1: MOV R2,#8AA2: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CJNE A,#0FFH, L9 AJMP AA2L9:ACALL DELAY CJNE A,#0FFH,AA3 AJMP AA2AA3: ACALL BP CLR C SUBB A, R0 INC R0 CJNE A,#00H,AA4 AJMP AA5AA4: SETB 00HAA5: DJNZ R2,AA2 JB 00H,AA6 CLR P3.5L3:MOV R5,#8 ACALL BP DJNZ R4,L3 MOV R3,#3 SETB P3.5 AJMP AA1AA6:
13、 DJNZ R3,AA7 MOV R5,#24L5: MOV R4,#200L4: ACALL BP DJNZ R4,L4 DJNZ R5,L5 MOV R3,#3AA7: MOV R5,#40 ACALL BP DJNZ R5,AA7 AA8: CLR 00H AJMP AA1BP: CLR P3.7 MOV R7,#250L2: MOV R6,#124L1: DJNZ R6,L1 CPL P3.7 DJNZ R7,L2 SETB P3.7 RET DELAY:MOV R7,#250L7: MOV R6,#250L6: DJNZ R6,L6 DJNZ R7,L7 RETEND加数码管的程序清
14、单ORG 0000H AJMP STARTORG 0030HTABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H ; 01234 DB 6DH,7DH,07H,7FH ; 46789START:ACALL BP MOV R0,#31H MOV R2,#8 MOV DPTR,#TABLESET1: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,L8 AJMP SET1L8: ACALL DELAY ACALL DELAY CJNE A,#0FFH,SAVE AJMP SET1SAVE: ACALL BP ACALL LOOP1 MOV R0,A INC R0 DJN
15、Z R2,SET1 MOV R5,#16D2S: ACALL BP DJNZ R5,D2S MOV R0,#31H MOV R3,#3AA1: MOV R2,#8AA2: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 CJNE A,#0FFH, L9 AJMP AA2L9:ACALL DELAY ACALL DELAY CJNE A,#0FFH,AA3 AJMP AA2AA3: ACALL BP ACALL LOOP1 CLR C SUBB A, R0 INC R0 CJNE A,#00H,AA4 AJMP AA5AA4: SETB 00HAA5: DJNZ R2,AA2 JB 00H,AA6
16、CLR P3.2 MOV R5,#8L3:ACALL BP DJNZ R5,L3 MOV R3,#3 SETB P3.2 AJMP AA1AA6: DJNZ R3,AA7 MOV R5,#24L5: MOV R4,#200L4: ACALL BP DJNZ R4,L4 DJNZ R5,L5 MOV R3,#3AA7: MOV R5,#40 ACALL BP DJNZ R5,AA7 AA8: CLR 00H AJMP AA1BP: CLR P3.7 MOV R7,#250L2: MOV R6,#124L1: DJNZ R6,L1 CPL P3.7 DJNZ R7,L2 SETB P3.7 RET
17、LOOP1:MOV R4,#00H MOV 20H,A CPL A CLR C LOOP2: RRC A INC R4 JNC LOOP2 MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV A,20H RET DELAY:MOV R7,#250L7: MOV R6,#125L6: DJNZ R6,L6 DJNZ R7,L7 RETEND7、仿真与调试：按键AN1-AN7分别代表数码1-7，按键AN0代表数码8.在没有按键按下时，P1.0-P1.7全是高电平1；若某个按键被按下，相应的口线就变为低电平0，假如设定的密码是，当按键AN6被按下时，P1.6变为低电平，P1端口其
18、余口线为高电平，此时从P1端口读入的数值为，存到31H单元的密码值就是，也就是0BFH。以此类推，存到32H至38H单元的密码值分别为FDH,FBH,F7H,EFH,DFH,7FH,FEH.开锁是必须按照AN6，是从P1口读入的第一个密码值与31H但愿存储的设定值相同，再顺序按下AN1,AN2,AN3,AN4,AN5,AN7,AN0,才能开锁。否侧不能开锁同时报警。八、出现问题及解决：在这次课程设计的整个设计以及实际操作过程中，我从中学习到了很多内容，当然今年在整个设计过程中出现了很多问题，比如程序的很多漏洞，但经过自己的仔细编译并认真调试仿真最终能够仿真成功。在焊接世纪电路板的过程中也遇到了
19、很多困难，比如1、初次接触实际焊接不能很好的进行接线，但是经过自己的长时间锻炼最终能够焊出比较满意的板子。2、在焊接过程中发现自己对很多芯片的引脚分布不是很熟悉，经过自己查阅相关书籍资料，最终能够清晰的知道芯片各个引脚分布及其实际应用。3、焊接结束后，第一步要做的就是讲程序烧进单片机进行实际的工作，第一次实际接触单片机不知道怎么烧写程序，但是通过自己的努力以及同学的帮助能攻成功的把程序烧写进单片机。4、程序烧写结束后进行实际操作的过程中我发现了实际工作的单片机和自己用软件模拟的电路工作会有很多差异，很多在模拟电路不会出现的问题，但是实际的电路板会出现，比如按键的部够灵敏造成了可能自己刚设置了四
20、位密码单片机就提示密码设置成功，这从设计要求上完全不满足自己的预想，于是通过自己仔细的理解程序并进行修改，最后通过修改延时程序最终能攻成功的运行成功。5、在功能拓展的时候需要自己在已有程序的基础上进行修改从而能够将附加功能加到实际电路上，通过自己的努力最终实现了想要的附加功能。九、课程设计小结： 从这次课程设计的资料收集到电路板的焊接，从源程序的调试到最终的程序载入运行成功，都凝聚了老师和同学们的心血。这次课程设计中我收获了许多课堂上得不到的宝贵知识，主要有以下几点： (1) 扎实的专业理论知识是指导实践的根本，在今后的学习中，我一定会尽全力打好专业基础，注重联系实际，多做练习。 （2）实际操作中我觉得自己的动手能力较差，作为一名工科学生，加强手脑并用的实践能力尤为重要。（3）严谨科学的思维方式和态度是设计工程项目的指导思想，在平时的学习中也非常重要，对于避免和克服困难必不可少。这次课程设计后，我在以后生活工作中一定加强培养团队精神以及与队友合作的技巧和效率。遇到困难迎难而上，努力克服。自强不息，厚德载物。10、参考文献： 单片机课程设计指导 主编 杨居义 MCS51系列 单片微型计算机及其应用 主编 孙育才
