目錄第一章緒論11.1、課題背景和意義11.2、電子密碼鎖發展趨勢2第二章設計思想3第三章系統硬件設計 4功能單元模塊設計103.1開鎖機構103.2矩陣鍵盤設計電路113.3聲音提示電路設計113.4AT24C02掉電存儲單元的設計12第四章程序設計與系統仿真134.1模塊介紹134.1.1主程序模塊144.1.2密碼比較判斷模塊154.1.3鍵盤掃描模塊154.1.4修改密碼模塊164.2電子密碼鎖原理圖184.2.1總店路圖184.2.2控制電路184.2.3實物圖194.2.4仿真圖19第五章系統功能19第六章設計總結19致謝20參考文獻20基于單片機的密碼鎖設計摘要：本設計提出了一種電子密碼鎖的設計方法。本系統由STC89C52單片機系統、4×4矩陣鍵盤、LCD1602顯示和報警系統等組成，具有設置、修改六位用戶密碼、超次報警、超次鎖定、密碼錯誤報警等功能。本系統成本低廉，功能實用。關鍵詞：單片機，電子密碼鎖，4×4矩陣鍵盤第一章緒論1.1課題背景和意義隨著電子技術和計算機技術的飛速發展，單片機性能不斷完善，性能價格比顯著提高，技術日趨完善。由于單片機具有體積小、重量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強及運算速度快等特點，因而在國民經濟建設、軍事及家用電器等各個領域均得到了廣泛的應用。本設計利用單片機及附加電子元器件實現數據采集和控制算法，來完成某一實際功能。隨著人們生活水平的提高和安全意識的加強，對安全的要求也就越來越高。鎖自古以來就是把守護門的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。隨著電子技術的發展，各類電子產品應運而生，電子密碼鎖就是其中之一。電子鎖是通過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研究這種鎖的初衷，就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以與機械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來越多的人所欣賞。電子鎖的種類繁多，例如數碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實用的還是按鍵式電子密碼鎖。20世紀80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現，電子鎖的體積縮小，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對它的研究一直沒有明顯進展。目前，在西方發達國家，電子密碼鎖技術相對先進，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應用于智能門禁系統中，通過多種更加安全，更加可靠的技術實現大門的管理。國內的不少企業也引進了世界上先進的技術，發展前景非常可觀。希望通過不斷的努力，使電子密碼鎖在我國也能得到廣泛應用。1.2電子密碼鎖發展趨勢

電子密碼鎖應用于金融業，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，金融行業電子密碼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密碼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，讓電子密碼鎖“軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件的強度、鎖止型式、配合間隙和布局。提高電子密碼鎖之防護能力的必然途徑是報警，在金融業的許多場所有人值守、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，根據電子密碼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，金融業實行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，電子密碼鎖的性能至關重要。由于數字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子密碼鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴的金庫，需要使用復合信息密碼的電子密碼鎖，這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子密碼鎖獲得無窮擴展的可能，使產品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”。 單 顯示鍵盤 片機開鎖圖1.1總體框圖工作過程按鍵設置6位密碼，輸入密碼，通過單片機判斷，若密碼正確，通過則鎖打開，顯示open！首次使用時輸入：131420，對密碼進行初始化，當顯示：initpassword,證明密碼初始化完成，此時的密碼為：000000。第二章設計思想（1）本設計為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時在LCD屏幕上顯示*號。（2）設計開鎖密碼位六位密碼的電子密碼鎖。（3）能夠LCD顯示在密碼正確時顯示open！，密碼錯誤時顯示ERROR，輸入密碼時顯示initpassword。（4）實現輸入密碼錯誤超過限定的三次電子密碼鎖定。（5）4×4的矩陣鍵盤其中包括0-9的數字鍵和A-D的功能鍵（6）本產品具備報警功能，當輸入密碼錯誤時蜂鳴器響并且LED燈亮。（7）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，以防止誤操作第三章系統的硬件設計功能單元模塊設計3.1開鎖機構通過單片機送給開鎖執行機構，電路驅動電磁鎖吸合，從而達到開鎖的目的。如下圖所示，為密碼鎖開鎖電路原理圖。當用戶輸入的密碼正確時，單片機便輸出開門信號，送到開鎖驅動電路，然后驅動電磁鎖，達到開門的目的。本次設計中，基于節省成本考慮，用發光二極管代替電磁鎖，信息通過LCD顯示，并利用蜂鳴器和二極管聲光指示。其中，綠發光二極管亮，表示開鎖；否則，表示密碼輸入錯誤并開啟報警電路。 密碼密碼正確N返回輸入電Y 磁 鎖 開鎖驅動電路圖3-17密碼鎖開鎖電路原理圖3.2矩陣鍵盤設計電路每一條水平（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M條行線和N條列線，即可組成具有M×N個按鍵的鍵盤。由于本設計中要求使用16個按鍵輸入，為減少鍵盤與單片機接口時所占用的I/O線的數目，故使用矩陣鍵盤。本設計中，矩陣鍵盤行線和單片機P1.0-P1.3相連，列線與單片機P1.4-P1.7相連。矩陣鍵盤設計電路圖，如圖4所示。鍵盤掃描采用行掃描法，即依次置行線中的每一行為低電平，其余均為高電平，掃描列線電平狀態，為低電平即表示該鍵按下。圖3-18矩陣鍵盤設計電路3.3聲音提示電路設計聲音提示電路采用小蜂鳴器提示。蜂鳴器能夠根據脈沖信號，以及信號的頻率發出各種不同的聲音，這樣可以根據系統要求在密碼出入正確和密碼輸入錯誤時發出不同的聲音提示，已達到報警的要求。蜂鳴器電路，如下圖所示。圖3-19蜂鳴器電路3.4AT24C02掉電存儲單元的設計本設計中掉電存儲單元采用AT24C02外部存儲器[8-9]，其作用是在系統電源斷開的時候，存儲當前設定的密碼數據。AT24C02是一個2K位串行CMOSE2PROM，內部含有256個8位字節，含一個16字節頁寫緩沖器，具有寫保護功能。其采用兩線串行的總線和單片機通訊，電壓最低可以到2.5V，額定電流為1mA，靜態電流10Ua(5.5V)，芯片內的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。如下所示，下圖為AT24C02管腳示意圖，下表為AT24C02管腳說明。A0A0A1A2GNDSDASCLWPVCC12348765C02圖3-20AT24C02管腳示意圖管腳名稱功能管腳名稱功能A0A1A2器件地址選擇SDA串行數據/地址SCL串行時鐘信號WP寫保護VCC1.8V-6.0V工作電壓VSS接地 表1AT24C02管腳說明本設計中，AT24C02的SCL和SDA引腳接上拉電阻后與單片機的P3.4（T0）和P3.5（T1）腳相連，其電路下圖所示。圖3-22AT24C02掉電存儲單元設計圖第四章系統模塊與程序設計4.1模塊介紹與硬件電路相關聯，本系統軟件包括主程序模塊、密碼比較判斷模塊、鍵盤掃描模塊、修改密碼模塊、1602A液晶顯示模塊等[10]。系統程序流程下圖所示。開始系統初始化調用E2PROM密碼顯示主界面輸入密碼判斷密碼確定密碼開鎖模擬聲光鎖定鍵盤YN計數Y次數>N?Y未超過N次輸入密碼?密碼設置完畢N設置新密碼Y按鍵N判斷按鍵值返回主界面NY設置解碼次數產生隨機密碼輸入密碼N=0x84N=0x82N=0x11圖4-1系統程序流程圖4.1.1主程序模塊主程序主要用于定義全局變量，給全局變量賦初值，初始化E2PROM，啟動定時器以及從AT24C02中讀取密碼，為整個程序提供數據；檢測按鍵；調用顯示等功能。4.1.2密碼比較判斷模塊該模塊的功能是將鍵盤輸入的密碼利用if語句與設定的密碼進行逐個比較，若密碼完全正確則開鎖；若不正確，則開啟報警電路，復位后重新輸入密碼。其密碼輸入和比較判決流程圖下圖所示。輸入密碼輸入密碼核對鍵盤鎖定，開啟報警電路開鎖，燈亮，可密碼修改NY復位圖4-2密碼輸入和比較判決流程圖4.1.3鍵盤掃描模塊鍵盤使用矩陣式鍵盤，由行和列組成，CPU對所有鍵盤進行監視，從而實現逐列掃描鍵盤確定被按鍵的具體位置、判斷鍵盤上有無鍵按下、消除去抖動、判斷閉合的鍵是否釋放等功能。如下圖所示，為鍵盤掃描流程圖開始開始延時去抖動計算輸入鍵值鍵值送入單片機有按鍵輸入？有按鍵輸入？有按鍵輸入？返回NNYY圖4-3鍵盤掃描流程圖4.1.4修改密碼模塊在密碼輸入正確情況下，可以按下“重置密碼”對密碼進行重新設置，每設定一位就將密碼送給AT24C02存儲起來，當設置6位密碼完畢后，系統將自動跳到程序開始，調用新設置的密碼。下圖為修改密碼流程圖。開始開始輸入原密碼密碼比較比較正確？輸入新密碼再次輸入新密碼調用AT24C02中密碼比較正確修改成功返回菜單鍵盤鎖定，啟動報警電路復位YN圖4-4修改密碼流程圖4.2電子密碼鎖原理圖4.2.1總電路圖圖4-5總電路圖4.2.2控制電路圖4-6控制電路圖4.2.3實物圖圖4-7實物圖4.2.4仿真圖五系統功能本設計中系統可實現功能如下：（1）對輸入的6位密碼進行隱藏；（2）通過發光二極管和蜂鳴器，對解密正確或者錯誤進行聲光報警；（3）6位密碼修改；（4）在密碼遺失情況下，通過初始密碼進行密碼再設置；（5）采用AT24C02外部存儲器，完成斷電密碼保護功能；六設計總結從基本方案的制定，到硬件電路的選擇，再到電路的焊接，最后進行程序調試——在此期間我們遇到很多困難，但經過不懈努力，終于擊破了各個難點，達到的所需要的效果。在這次設計中，我深刻認識到自身的不足——缺少實戰經驗。與此同時，也因為這次設計，我得到一定的鍛煉，體會到理論與實踐相結合的重要意義。由于本次設計時間有限，一些設想沒有完全實現，比如說：電子密碼鎖的網絡通信擴展，人機界面智能化等。期待以后有機會對以上設想進行進一步研究實踐。致謝非常感謝**老師，老師在我大學的最后學習階段——畢業設計階段給自己的指導，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她們給了我耐心的指導和無私的幫助。為了指導我們的畢業論文，他甚至放棄了自己的休息時間，他的這種無私奉獻的敬業精神令人欽佩，在此我向他表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師和所有同學在這四年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我