2、所设计的系统可以完成以下功能：密码输入正确则开锁； 密码输入错误时发出报警信号； 密码也可以根据用户的需要进行更改。 该密码锁具有设计方法合理、简单、成本低、安全实用等特点，具有一定的推广价值。 目录 1 引言。 .12 电子密码锁的特性。 23 密码锁设计方案演示。 23.1 微控制器解决方案选择。 23.2 显示电路选择。 2 3.3 输入电路选择。 23.4 供电方案。 33.5 总体设计原理框图。 34 密码锁功能单元电路设计.34.1 键盘输入模块.34.2 密码存储模块.44.3 密码锁状态显示模块.54.4 显示模块.54.5 报警模块.65 系统软件设计.65.1 系统程序流程图.65.1.1 主程序流程
3、图75.1.2 按键功能程序流程图。 85.1.3 解锁程序流程图。 85.2 软件仿真总体框图。 95.3 实验调试和测试结果。 105.3.1 实验调试。 105.3.2 测试结果。 116 结论。 127参考文献.13附录.14密码锁设计源码.141简介随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求越来越高。 锁自古以来就是守门的铁将军。 人们对他们的要求很高。 它们必须安全可靠、防盗且易于使用。 这也是锁具厂商长期关注的主题。 随着电子技术的发展，出现了各种电子产品，电子密码锁就是其中之一。 据相关资料显示，电子密码锁的研究始于20世纪30年代，早已在一些特殊场所使用。这种锁是通过键盘输入的
4. 组密码完成解锁过程。 研究这种锁的初衷是为了提高锁的安全性。 由于电子锁拥有大量钥匙（密码），因此可以与机械锁配合使用，可以避免假钥匙带来的安全隐患。 电子锁只需记住一组密码，不需要携带金属钥匙。 这免去了人们携带金属钥匙的麻烦，受到越来越多的人的赞赏。 电子锁的种类有很多，例如数码锁、指纹锁、磁卡锁、IC卡锁、生物识别锁等，但比较实用的一种是按钮式电子密码锁。 20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积变得更小，更可靠，价格也更高。 它们适合在安全要求较高、需要电源提供能量的场合使用。 目前，在西方发达国家，密码锁技术还比较落后。
5、电子密码锁技术先进、品种齐全，已广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更安全、更可靠的技术实现门禁管理。 我国密码锁的整体水平仍处于世界20世纪70年代左右。 电子密码锁的成本还是很高的。 市场仍以按钮式电子锁为主。 推出的按钮式、卡式钥匙电子锁已达到国际先进水平。 现已有国内多家工厂生产供应市场。 但我国自主研发的电子锁市场格局尚未形成，应用尚未广泛。 国内不少企业也引进了世界先进技术，发展前景十分看好。 希望通过不断努力，电子密码锁也能在我国得到广泛应用。 密码锁的设计多种多样，根据每个人的知识水平，密码锁的功能也有所不同，有的功能很强。一种常见的设计方案是由74LS112双JK触发器组成。
6.数字逻辑电路控制方案。 一种是以AT89S5为核心的单片机控制方案。 但数字电路方案原理过于简单，无法满足当前的安全要求。 因此，它经常被用在一些比较重要的应用中。 密码锁由微控制器控制。 2电子密码锁的特点是防护性好，编程量大，比机械锁大很多。 随机解锁的概率几乎为零。 密码是可变的。 用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因手动更改而造成机密性的损失。 错误代码输入保护。 当密码多次输入错误时，报警系统启动。 除了上述优点外，电子密码锁还存在断电、密码被盗等问题，稍后会介绍。 3 密码锁设计方案演示 3.1 单片机方案方案一：采用数字电路控制74LS112双JK触发器组成的数字逻辑
7、该电路作为密码锁的核心控制，将密码保存在JK触发器中，并通过比较器与输入的密码进行比较，判断结果是否一致。 采用数字电路设计的优点是设计简单，但控制精度和灵活性较差。 方案二：采用单片机作为核心控制。 选择单片机作为系统的核心部件，实现控制和处理功能。 单片机具有资源丰富、速度快、编程方便等优点。利用单片机内部的随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）及其管脚资源，外部液晶显示器（LCD）、键盘输入、等实现数据处理、传输和显示功能。 基本上可以实现设计指标，且单片机编程设计灵活，IO口丰富，控制准确。 它不仅可以实现基本的密码锁功能，还可以增加功率调节存储、声光提示、甚至远程控制等附加功能。 另外，单片机方便
8、箱体活动空间大。 不仅可以实现所需的功能，而且可以很大程度上扩展功能。 它还可以轻松升级系统。 因此，综合考虑后，本设计采用第二种方案。 使用单片机设计主控制电路。 3.2 显示电路选择方案一：采用LCD液晶显示 LCD具有明显的特点：功耗微、体积小、超薄轻薄、显示信息量大、字迹清晰、显示稳定美观。 LCD以点阵方式显示，对于中文显示非常方便。 但各种符号的显示需要使用控制芯片来创建字符，工作量大，占用资源多，成本高。 方案二：采用传统数码管显示数码管，具有电压低、能耗低、寿命长、对外界环境敏感度低等特点。 采用BCD编码来显示数字，程序易于编译，资源空间小。 其实际电路驱动芯片采用MAX7219芯片。 最大限度
9. 7219芯片是用于动态扫描驱动的芯片。 该芯片的特点是一颗芯片即可完成8位字数据的8位线数据的驱动，使得电路紧凑。 多芯片级联时，采用串行输入输出，可以节省CPU的数据接口和接口芯片。 该芯片功能强大，编程简单。 权衡利弊，我决定采用第二种方案来实现本系统的显示功能。 3.3 输入电路方案一：使用独立键盘按键。 这种方法直接将按键开关连接到I/O端口线上。 设计考虑精简和优化电路数量、程序和I/O端口资源。 由于剩余资源比较多，该方案具有一定的优势。 选项2：使用矩阵4*4键盘。 这种方法的优点是灵活、可编程、占用资源少。 其原理是：由按键组成的矩阵键盘的每一行、每一列线都对应一条I/O口线。 关键位置位于行线和列线的交点处。
10. 当按下某个键时，某行线会接触某列线。 只要确定哪两条线接触，即哪两条I/O口线接触，就可以确定哪个按键被触摸了。 通过连续读取线路端口线或中断来触发按键扫描。 当发现有按键按下时，将列线逐一置为低，将其他列线置为高，并读取行线端口线。 当列线拉低且行线也拉低时，判定两线交叉处的按钮被按下。 每个按键都可以通过程序分配一个功能来完成密码识别。 3.4 电源方案方案一：每个模块采用独立的稳压电源。 该方案的优点是稳定可靠，有多种成熟电路可供选择。 缺点是每个模块采用独立电源，使系统复杂，并可能影响电路。 等级。 方案二：采用单片机控制模块提供电源，系统简单； 缺点是输出功率不高。 3.5 总体设计原理框图
11、计算机主要由单片机、矩阵键盘和液晶显示器组成。 矩阵键盘用于输入数字密码并实现各种功能。 用户通过与单片机连接的矩阵键盘输入密码，然后单片机将用户输入的密码与用户保存的密码进行比较，判断密码是否正确，并发送控制的高低电平引脚连接到液晶显示电路或通过单片机。 报警电路控制开锁或报警。 系统总体框图如图1所示。 AT89C51显示模块报警电路解锁电路密码存储模块复位电路键盘输入模块图1系统结构框图各模块功能如下：（1）键盘输入模块：分为密码输入按钮和几个功能按钮，用于完成密码锁定输入功能。 (2)显示模块：用于完成系统状态显示和操作提示功能。 (3)复位电路：完成系统复位。 (4) 报警电话
12.路：用于完成密码输入错误时的报警功能。 (5)密码存储模块：用于完成断电存储功能，使修改后的密码在断电后仍能保存。 (6)开锁电路：利用继电器和发光二极管模拟开锁，完成开锁和开锁提示。 4 密码锁功能单元设计 4.1 键盘输入模块 由于本设计中使用的按键较多，不宜采用独立的按键键盘。 采用矩阵键键盘，由行和列组成。 它也被称为柱键盘。 键位于行和列的交叉点。 密码锁的密码是通过键盘输入的。 与独立按键键盘相比，节省了大量的I/O口。 本设计采用的44位键盘不仅可以完成密码的输入，还可以作为特殊功能键。 键盘上各个按键的功能是在程序设计中设定好的。 其与单片机的连接如图2所示。 图2 4*4键盘输入模块各按键功能如下： u
13、09号数字键：输入数字密码 u 开锁键：输入密码前需先按开锁键，密码才有效 u 锁定键：自动锁定电磁锁 u 重置密码：按此键可解除锁定修改密码 u 输入新密码键：输入新密码前按下，输入有效 u 保存密码键：保存修改后的密码 键盘设计不仅具有密码输入功能，还包括解锁按钮和锁定按钮，还设置写入与修改密码相关的功能键，如输入新密码、保存新密码等。各按键的功能是通过软件编程来实现的。 4.2 密码存储模块AT24C04A的1、2、3脚为3根地址线，用于确定芯片的硬件地址。 5脚和8脚分别是正极和负极电源。 引脚 8 SDL 是串行数据输入/输出。 ，数据通过该双向I2C总线串行传输，引脚6 SCK为外部中断0输入线，并且
14、连接单片机AT89C51的P3.2。 第5脚SDA为外部中断1输入端口，连接AT89C51的P3.3。 AT24C02 有一个片内地址寄存器。 每个数据字节写入或读取后，地址寄存器自动加1，以便能够读写下一个存储单元。 所有字节均在一次操作中读取，为了减少总写入时间，一次操作最多可写入 8 字节数据。 采用AT24C04A 进行密码存储的电路如图3 所示。 图3 密码存储模块 4.3 密码锁状态显示模块 图4 中的LED 用于显示密码锁的状态：开锁和关锁。 LED灯亮，表示密码输入正确，锁已打开； LED灯不亮，表示密码输入错误。 这些控制也是由程序控制的。 图4 密码锁状态显示模块 4.4 显示模块显示部分采用
15、实现LCD显示，将D0D7连接到单片机P0口的7个输出，然后通过软件编程驱动LCD显示。 当密码输入正确且开锁后，液晶屏上会显示“Unlock OK”； 如果密码不正确，LCD 上将显示“ERROR”。 电路原理图如图5所示。 图5 显示模块 4.5 报警模块蜂鸣器工作原理是有高电平驱动时发出声音。 报警部分直接连接蜂鸣器和单片机。 编程思路是开机后不发出声音。 当密码输入错误时，单片机P3.7引脚为低电平，蜂鸣器发出噪音报警。 如图6所示。 图6 报警模块 5 系统软件设计 5.1 系统程序流程图 5.1.1 主程序流程图 主程序设计流程图如图7所示。开始初始化密码，正确输入旧密码。
16、代码错误报警，解锁原密码相同，设置新密码，返回解锁修改NY NYN 图7 主程序流程图 一般设计是初始化时存储初始密码，然后设计键盘扫描程序确定是否执行解锁功能或修改密码。 如果锁被开锁，则程序设计为判断密码是否正确，即将输入的密码与最初设置的密码进行比较。 如果密码正确，则会进行解锁。 如果密码不正确，液晶显示屏会提示错误信息，并发出报警信号。 如果更改密码，锁将被解锁。 功能，程序旨在判断重置密码是否与旧密码相同。 如果相同，会提示重置。 如果与旧密码不同，则保存新密码，密码修改成功。 5.1.2 键盘功能程序流程图 按键功能程序键值=09？ 键值=解锁？ 键=确认？ key=setting？返回密码输入程序确认程序设置程序解锁程序按键功能
17、程序流程图如图8所示。 Y NYYNN NY N 图8 键盘功能程序流程图 键盘编程是根据矩阵键盘的扫描原理进行的。 矩阵键盘的每个键都有其行值和列值。 行值和列值的组合就是识别键。 编码就是在程序初始化的时候写入对应的行列值。 在键盘扫描程序中，首先扫描行。 扫描完一行后，再扫描所有列，判断是否有按键按下。 如果按下某个键，找到该键的位置，查出该键的密码值，并确定要执行什么样的操作，是输入密码、开门还是重置密码。 5.1.3 开锁程序流程图 开锁程序流程图如图9所示。 LCD初始化，输入密码，按开锁键，报警程序确认程序，输入密码是否正确？ N解锁成功返回Y。图9解锁流程图。 解锁过程取决于键盘。
18、扫描值识别输入的密码是否正确。 如果密码输入正确，则开锁成功； 如果密码输入错误，则显示错误信息并发出报警信号。 5.2 软件仿真总体框图 图10 软件仿真框图 5.3 软件调试及测试结果 5.3.1 软件调试 1. 排除硬件故障后，开始调试程序。 软件调试时，采用逐步测试、再集成测试的原则。 首先，将按键扫描程序输入到单片机开发系统中。 运行后，在开发系统上按下键盘，看显示数码管是否能显示按下的按键的键号。 2. 插入完整的程序并打开电源。 发现二极管发光时不断闪烁，肉眼无法辨别。 这是由于调用的延迟时间太短造成的。 通过延长延迟时间，可以观察发光二极管的效果。 变化; 那么当输入的位数与密码不匹配时，二极管也会亮起。 比如密码是，如果输入的是6
19、543或65432时，指示解锁的二极管会亮起，不符合要求。 因此，在密码判断子程序中添加比较指令，首先判断输入位数和密码位数，从而满足设计要求。 3、调试时发现修改密码后，第一次输入新密码时显示密码错误，但第二次输入新密码时显示正确密码，并且锁被打开了。 经过检查程序，发现原因是在程序设计时，在“确认”按键处理子程序中，没有将输入的密码位数清零。 结果，修改密码后，再次输入新密码进行验证时，密码位数不正确。 导致显示错误的密码。 4、调试时密码输入错误3次后，没有报警，但显示ERROR密码错误信息。 再次返回程序，报警处理由原来的“确认”键处理子程序移至密码验证子程序。 主要是：因为返回的是“确认”键处理，
20、标志发生变化，导致无法报警。 移动后，报警器正常工作。 软件调试完成，程序运行正常，满足设计要求。 5.3.2 测试结果如图11所示。经过硬件和软件调试，全部功能均实现。 当锁关闭时，LCD显示清晰的屏幕状态。 当输入与密码匹配时，开锁LED正常发光并驱动电磁继电器开锁。 此时液晶屏显示unLock OK!。 第一次输入错误密码后，显示ERROR1，第二次显示ERROR2，第三次显示ERROR3，闪烁10秒，驱动报警电路发出很大声的报警声。 密码验证通过且密码正确后，按重置密码键。 P1.6口输出高电平，表示此时密码正在修改。 调试使用6位密码。 增加密码的位数会使破译变得更加困难。所有秘密
21.秘密在于钥匙。 当破译密码的成本大于文件或信息的价值时，就意味着加密是有效、安全、可靠的。 相应输入46位密码后，返回解锁状态，密码更新成功。 当锁打开时，按“Enter”键后，锁再次关闭，表明锁已关闭，用户可以离开。 并且经过反复测试，测试结果正确，系统可以正确使用。 图11 仿真演示 6 结论 课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要组成部分。 是对学生实际工作能力的具体训练和检验过程。 随着科学技术的飞速发展，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，可以说在生活中无处不在。因此，掌握单片机的开发技术对于21世纪的大学来说是非常重要的。 。
22，。 回顾这门单片机课程设计，我的感触还是很多的。 确实，从选题到定稿，从理论到实践，整整两周的时间，可以说是苦大于甜，但我能学到很多东西。 很多东西，同时，它不仅可以巩固以前学过的知识，还可以学到很多书本上没有学过的知识。 通过这次课程设计，我了解到理论与实践相结合是非常重要的。 仅有理论知识是远远不够的。 只有将所学的理论知识与实践相结合，从理论中得出结论，才能真正服务于社会，从而提高自己的实践能力和独立思考能力。设计过程中遇到问题可以说是非常困难的。 毕竟这是我第一次做，难免会遇到各种各样的问题。 同时，我在设计过程中也发现了自己的不足。 对之前所学知识的理解还不够深入，掌握得还不够深入。
23.不够坚强。 我对微控制器汇编语言没有很好的掌握。 通过这次课程设计后，我一定会复习之前所学的知识。 本次课程设计最终顺利完成。 我在设计过程中遇到了很多编程问题。 在同学的帮助下，我终于解决了这些问题。 太感谢了！ 7 参考文献1 何利民． 单片机高级教程第一版北京：北京航空航天大学出版社，20012 赵小安。 MCS-51单片机原理及应用。 天津：天津大学出版社，2001.33 李明熙． 新型电子密码锁的设计J． 机电产品开发与创新。 2004年第8期：77-794董继成。 一种新型安全单片机密码锁。电子技术。 2004年第3期：55-605 徐慧敏，宁安定 单片机接口原理与应用 第1版 北京：北京邮电大学出版社
24.、19966王维清，邱文。 精选51个单片机应用开发案例。 北京：人民邮电出版社，20077 楼然淼，李光飞． 51系列单片机设计实例。 北京：北航出版社，20038 李光地 单片机基础知识第1版 北京：北航出版社，19999 何利民从Cygnal 80C51F看8位单片机的发展 单片机与嵌入式系统应用，2002年第5期：P58附录程序源码代码 void main() uchar i = 0; uchar IIC_Password10; uchar IS_Valid_User = 0; P0=0xFF； P1=0xFF； P2=0xFF； TMOD=0x02； /
25. T0 设置为 8 位自动重载模式 TH0 = 175； TL0=175； TR0=1； /启动T0延迟MS(10); LCD_Init(); /初始化液晶屏IIC_24C04_Init(); /初始化 24C04 Display_String(Title_Text,0x00 ; P1 = 0xF0; if(P1 != 0xF0) KeyNo = K
26.eys_Scan(); / 扫描键盘获取按键号 KeyNo switch ( KeyNo ) case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: case 6: case 7: case 8: case 9: if ( i = 5 ) / 密码限制为 6 个字符 / 如果 i 为 0，则执行屏幕清除 if (i =0) Display_String( ,0x40); 用户密码i = 密钥号 + 0; 用户密码i+1 = 0; DSY_BUFFERi = *; DSY_BUFFERi+1=0； 显示字符串（DSY_B
27. UFFER,0x40); 我+; 休息; case 10: /按A解锁 if (strcmp(UserPassword,IIC_Password) = 0) LED_OPEN = 0; /点亮 LED Clear_Password(); Display_String(解锁成功!,0x40); IS_Valid_User = 1; 否则 LED_OPEN =1; /关闭 LED Clear_Password(); Display_String（错误！，0x40）； IS_Valid_User = 0; 我 = 0; 休息; 情况11：/按B键锁定LE
28. D_OPEN =1; 清除密码(); Display_String（标题_文本，0x00）； Display_String(,0x40); 我 = 0; IS_Valid_User = 0; 休息; case 12: /按C设置新密码/是否为合法用户提示输入新密码 if ( !IS_Valid_User ) Display_String(No Rights !,0x40); 否则我 = 0; Display_String(新密码: ,0x00); Display_String(,0x40); 休息; 案例13：
29. /按D键保存新密码 if (!IS_Valid_User) Display_String(No Rights!,0x40); 否则 SendString(0xa0, 0, 用户密码, 6); /重读刚刚写的密码 RecString(0xa0, 0, IIC_Password , 6); IIC_密码6 = 0; 我 = 0; Display_String（标题_文本，0x00）； Display_String(密码已保存！,0x40); 休息; 情况14：/按E键消除所有输入i=0； 清除密码(); Display_String(,0x40); 嘟（）; 延迟MS(100); P1=0xF0； 而（P1！= 0xF0）； /如果按键没有释放，则等待while(P1=0xF0)； /如果没有再次按下该键，则等待
