单片机课程设计--基于单片机控制的电子密码锁

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1、 1 基于单片机控制的电子密码锁基于单片机控制的电子密码锁 摘要：摘要：本系统由单片机系统、矩阵键盘、LED 显示和报警系统组成。系统能完成开锁、超时报警、 超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，还具有 调电存储、声光提示等功能，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 关键词：关键词：AT89S51，AT24C02, 电子密码锁，矩阵键盘 一、一、 引言引言 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

2、大用户的亲呢。 设计本课题时构思了两种方案：一种是用以 A T89s51 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。考虑到数字电路方案原理过于简单，而且不能 满足现在的安全需求，所以本文采用前一种方案。 二、方案论证与比较二、方案论证与比较 方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图 11 所示。 图 21 数字密码锁电路方案 采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。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，

3、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。 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 2 入次数锁定电路。 方案二：采用一种是用以 A T89S51 为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的 IO 端

4、口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添 加遥控控制功能。其原理如图 12 所示。 图 22 单片机控制方案 通过比较以上两种方案， 单片机方案有较大的活动空间， 不但能实现所要求的功能而且能在很大 的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案。 三、电路的功能单元设计三、电路的功能单元设计 1 1开锁机构开锁机构 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。其原理如图 21 所示。 图 31 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（普通用户要求在 12s 内输入正确的密码，管理

5、员 要求在 5s 输入正确的密码）输入的话，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。其实际电路如图 22 所示。 电路驱动和开锁两级组成。由 D5、R1、T10 组成驱动电路，其中 T10 可以选择普通的小功率三 极管如 9014、9018 都可以满足要求。D5 作为开锁的提示；由 D6、C24、T11 组成。其中 D6、C24 是为了消除电磁锁可能产生的反向高电压以及可能产生的电磁干扰。T11 可选用中功率的三极管如 8050，电磁锁的选用要视情况而定，但是吸合力要足够且由一定的余量。 单片机微控单片机微控 制器制器 开锁驱动电路开锁驱动电路 电 磁 锁 电

6、 磁 锁 密码正密码正 确？确？ Y 返回返回 N 开锁控制电路开锁控制电路 89S51 单片机单片机 AT24C02 掉电存储掉电存储 串口显示电路串口显示电路 矩阵矩阵 键盘键盘 控制控制 指示电路指示电路 输入错误锁定键盘输入错误锁定键盘 延时报警控制电路延时报警控制电路 3 在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，发光管亮，表示开锁； 灭，表示没有开锁。 T10 T11 D5 GND R1 3.3K 电磁锁 C24 VC C 来 自 微控 制 器 信 号 D6 图 32 密码锁开锁机构电路图 2按键电路设计按键电路设计 由于设计要求使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接 口时所占用的 I/O 线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。其原理如图23所示。 图 33 行列式键盘原理电路图 每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种 行列式矩阵结构只需要 N 条行线和 M 条列线，即可组成具有 NM 个按键的键盘。 在这种行列式矩阵键盘非键盘编