課程設計(論文)說明書題 目：八位密碼鎖 院 （系）：信息與通信學院 專 業：通信工程 學生姓名：謝佳兵 學 號：0700210331 指導教師：施娟 職 稱：副教授 2010年 12月 23 日桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 I 頁 共 II 頁摘 要隨著電子產品向智能化和微型化的不斷發展，單片機已成為電子產品研制和開發中首選的控制器。隨著人們生活水平的提高，如何實現家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統的機械鎖由于其構造的簡單，安全性能低，無法滿足人們的需要。本設計從經濟實用的角度出發，采用美國Atmel公司的單片機AT89S51與低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作為主控芯片與數據存儲器單元，結合外圍的鍵盤輸入、顯示、報警、開鎖等電路，用匯編語言編寫主控芯片的控制程序，設計了一款可以多次更改密碼具有報警功能的電子密碼鎖。經實驗證明，該密碼鎖具有設計方法合理，簡單易行，成本低，安全實用等特點，符合住宅、辦公室用鎖要求，具有推廣價值。關鍵詞：密碼鎖；單片機；安全性Abstract：With the intelligence and electronic products to the continuous development of miniaturized, SCM has become the electronic product research and development in the preferred controller. As peoples living standards improve, the question how to achieve domestic security have also become prominent in particular, the traditional mechanical lock because of its simple structure, low security, can not meet peoples needs. This design from the economic and practical point of view, by the United States, Atmel AT89S51 microcontroller and low-power CMOS-based E2PROM AT24C02 as the main chip and the data memory unit, combined with the external keyboard input, display, alarm, unlock and other circuits, assembly language the preparation of the master chip control program, designed to change the password multiple times with an alarm function of the electronic locks. The experiment proved that the lock has a reasonable design, simple, low cost, safe and practical features, consistent with residential, office lock request is worth promoting.Key words：Locks; SCM; security桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 II 頁 共 II 頁目 錄引言 11 設計方案 11.1 電子密碼鎖的設計分析11.2 設計要求22 硬件電路設計22.1 單片機AT89S51簡介22.1.1 ATS89S5122.1.2 ATS89S51主要特性22.2整體硬件原理圖32.3 鍵盤設計42.3.1矩陣鍵盤和行列式鍵盤42.3.2掃描原理52.3.3 鍵盤設計圖52.4 液晶顯示設計53 程序設計63.1 程序設計內容63.2 C語言源程序64 心得體會6謝辭 7參考文獻 8附錄 9桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 16 頁 共 16 頁引言隨著人們對安全的重視和科技的發展,許多電子智能鎖(指紋識別,IC 卡辨認)已在國內外相繼面世。但是這些產品的特點是針對特定的指紋和有效卡,只能適用于保密要求的箱,柜,門等。而且指紋識識別器若在公共場所使用存在容易機械損壞,IC 卡還存在容易丟失,損壞等特點.加上其成本較高,一定程度上限制了這類產品的普及和推廣。鑒于目前的技術水平與市場的接收程度,電子密碼鎖是這類電子防盜產品的主流。1 設計方案1.1 電子密碼鎖的設計分析在日常的生活和工作中，住宅與部門的安全防范，單位的文件檔案，財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶 多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學技術的不斷發展，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其 安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應運而生。密碼鎖具有安全性高，成本低，功耗低，易操作等優點。在安全技術防范領域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替傳統的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少，安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性 能上都大大提高一步。隨著大規模集成電路技術的發展，特別是單片機的問世，出現了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理，專家分析系統等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性，可靠性，應用日益廣泛。在國內外電子防盜鎖應用于金融業，其根本的作用是授權 ，即被授權的人才可以存取錢物。廣義上講，金融業的授權主要包括以下三種層次的內容:1，授予 保管權，如使用保管箱，保險箱和保險柜;2，授予出入權，如出入金庫，運鈔車和保管 室;3，授予流通權，如自動存取款。目前，金融行業電子防盜鎖的應用主要集中在前兩個層面上。下面將介紹幾種在金融行業中使用較多的電子防盜鎖以及它們的技術發展方向。當然，以上所說的授權技術再高超，都必須由精良的鎖具擔當承載結構部件，實現開啟，閉鎖的功能，而且承擔實體防護作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子防盜鎖軟硬不吃 。一般情況下，鎖具防盜的關鍵是鎖身外殼，閉鎖的部件(如伸縮的鎖 舌或鎖栓，鎖扣盒鎖扣板以及依靠電磁力直接閉鎖的電磁部件等)的強度(應有足夠的機械強度和剛度，能夠承受一定數值，一定方向的靜壓力和沖擊力以及力矩) ，鎖止型式(能承受某些方式和工具的作用) ，配合間隙(防止采用機械的，電子的方法探入鎖具內部而被開啟)和布局(將薄弱的，與鎖的開啟直接相關的零部件和電路置于殼體保護之下，并且不易被識別出來) 。提高電子防盜鎖之防護能力的必然途徑是報警，在許多場所有人值守，有電視監控，具有報警功能，可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。報警的前提是具備探測功能，根據電子防盜鎖的使用場所和防護要求，可選擇多種多樣的探測手段。在中國的城市金融業中，實現聯網報警已經成為對各金融網點的基本要求。根據國內外的實踐經驗，安全防范風險等級很有必要，即依據使用的防盜報警器材的性能，安裝布局和人員值守狀況等，可以評估被防護物或區域的防護能力，得出風險等級，其中，電子防盜鎖的性能至關重要。1.2 設計要求設計一個密碼鎖，其功能有：1.設置8位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開； 2. 密碼可以由用戶自己修改設定(只支持6 位密碼)，修改密碼之前必須再次輸入密碼， 在輸入新密碼時候需要二次確認，以防止誤操作； 3. 報警功能(用二極管仿真).密碼輸入正確或錯誤報警設備會出現相關提示。2. 硬件電路設計 2.1單片機AT89S51簡介2.1.1 AT89S51AT89S51是美國ATMEL公司生產的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4Kb的可系統編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產，兼容標準8051指令系統及引腳。它集Flash程序存儲器，既可在線編程(ISP)也可用傳統方法進行編程及通8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價位AT89S51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。2.1.2 AT89S51主要特性MCS-51兼容4K字節可編程閃爍存儲器壽命1000寫/擦；循環數據保留時間：10年;全靜態工作：0Hz-24Hz；三級程序存儲器鎖定128*8位；內部RAM 32可編程I/O線兩個；16位定時器/計數器，5個中斷源 可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內振蕩器和時鐘電路。圖1 單片機2.2整體硬件原理圖硬件部分包括鍵盤部分，顯示部分以及用單片機編程用到的的連接口部分。圖2 硬件原理圖2.3鍵盤設計2.3.1矩陣鍵盤和行列式鍵盤鍵盤設計一般采用行列式鍵盤，能減少鍵盤與單片機接口時所占用的I/O線的數目，在按鍵比較多的時候，通常采用這樣方法。每一條水平(行線)與垂直線(列線)的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結構只需要N條行線和M條列線，即可組成具有NM個按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機系統中，鍵盤處理程序首先執行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。這次設計中采用的就是矩陣鍵盤。在鍵盤中按鍵數量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖5所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口(如P1口)就可以構成 4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數越多，區別越明顯，比如再多加一條線就可以構成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵(9鍵) 。2.3.2掃描原理把每個鍵都分成水平和垂直的兩端接入，比如說掃描碼是從垂直的入，那就代表那一行所接收到的掃描碼是同一bit，而讀入掃描碼的則是水平，掃描的動作是先輸入掃描碼，再去讀取輸入的值，經過比對之后就可知道是哪個鍵被按下。比如說掃描碼送入01111111，前面的0111是代表此時掃描第一行P1。0列，而后面的1111是讓讀取的4行接腳先設為VDD，若此時第一行的第三列按鍵被按下，那讀取的結果 就會變成01111101(注意1111變成1101)，其中LSB 的第三個bit 會由1變成0，這是因 為這個按鍵被按下之后，會被垂直的掃描碼電位 short，而把讀取的LSB的bit 電位拉到0，此即為掃描原理。由於這種按鍵是機械式的開關，當按鍵被按下時，鍵會震動一小段時間才穩定，為了避免讓8051誤判為多次輸入同一按鍵，我們必須在偵測到有按鍵被按下，就Delay一小段時間，使鍵盤以達穩定狀態，再去判讀所按下的鍵，就可以讓鍵盤的輸入穩定。2.3.3鍵盤設計圖如圖，按鍵0到9是對應輸入數字“0”到“9”，按鍵Del刪除一位輸入的數字，按鍵enter是確認鍵。圖3 鍵盤設計圖2.4液晶顯示設計顯示部分包括液晶和LED發光二極管。液晶顯示提示消息，如輸入密碼正確，液晶顯示“OK”；而發光二極管發亮，表示開鎖;發光二極管滅，表示沒有開鎖。圖4 液晶部分原理圖3. 程序設計3.1程序設計內容（1）44矩陣鍵盤識別；（2）液晶顯示，當密碼輸入完后，按下確認鍵，進行密碼比較，如果密碼正確，液晶顯示“OK”。在密碼輸入過程中，若輸入錯誤，可以利用“DEL”鍵刪除剛才輸入的錯誤的數字。每輸入一個數字需等待1秒才能繼續輸入下一個數字。3.2 C語言源程序程序及流程圖見附錄4. 心得體會從開始進行設計密碼鎖到完成實現密碼鎖功能，我找了很多資料，并應用了protel99se軟件進行畫圖和仿真，并運用單片機知識進行編程以完成設計要求的功能。我已經盡了自己的最大努力，也從中學到了很多知識，獲益匪淺。謝 辭感謝學院給我們提供這樣的實踐動手機會，并通過課程設計使我們能夠有機會將書本上學到的知識運用到的實際中去。在課設過程中施娟老師給了我很多的指導和幫助，并監督我及時完成了本次課程設計，在此特別感謝施娟老師和給予我幫助的同學。參考文獻1 劉文濤. MCS-51單片機培訓教程(C51)版.電子工業出版社, 2005.8.2 王宜懷.單片機原理及其嵌入式應用教程.北京希望電子出版社, 2002.8.3 邵貝貝.單片機嵌入式應用的在線開發方法.清華大學出版社, 2006.3.4 龔運新.單片機C 語言開發技術.清華大學出版社, 2006.10.5 Jean J.Labrosse 著. 嵌入式系統構件.袁勤勇等譯.北京:機械工業出版社, 2002.附 錄PCB圖：C語言程序流程圖：C語言源程序：#includereg52.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit fmq=P33;sbit RS=P24;sbit RW=P25;sbit EN=P26; uchar code table0=shemi: ;uchar code table1=kaimi: ;uchar code success= OK ;uchar j=0;uchar shemi10=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;/設密值裝載體uchar kaimi10=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;/開密值裝載體/uchar n=0;/次數/延時子程序void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-);void fmqxiang()uchar z=20;while(z-)fmq=0;delay(20);fmq=1;delay(20);void write_cmd(uchar cmd)/1602寫指令RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;delay(5);EN=1;delay(5);EN=0;void write_date(uchar date)/1602寫數據RS=1;RW