电子密码锁设计和实现机械制造专业.doc

基于单片机的电子密码锁设计 摘要 由于现在的人们生活质量不断在提高，平时日常住所的贵重物品与工作部门的一些需要保密的资料或不可泄漏的个人信息的保存等许多需要防盗的问题变得越发重要。传统的机械锁其构造极其简单，容易被恶意损坏，在防盗方面存在很多的隐患，此外携带方面也导致许多的不便问题。因此，在相关科技的支持下，密码锁这种不需要实际钥匙的锁随之诞生，通过它的成本低且消耗低、方便操作、安全性能有一定的保证等一系列的优点，慢慢地取代机械锁原来的位置，受到越来越多的人喜欢。 此电子密码锁的设计是基于单片机技术，分为硬件和软件两个部分。硬件部分由STC89C52单片机最小系统、AT24C02存储、矩阵键盘、LCD1602显示和蜂鸣器提示等组成；通过软件部分的设计，具备的功能有设置和修改开锁密码（六位密码）、超次报警并锁定（密码错误次数超过两次）。上述的功能是密码锁的基本功能，还能根据使用情况添加相应的功能，本设计低成本却实用。 关键词：STC89C52 LCD1602 AT24C02 矩阵键盘 Abstract As people's quality of life continues to improve, it becomes increasingly important to protect valuables in daily homes and some confidential or undisclosed personal information in the residential sector. The structure of traditional mechanical lock is extremely simple, easy to be damaged by malicious, and there are many hidden dangers in the aspect of security. In addition, the carrying aspect also causes many inconvenience problems. Therefore, with the support of relevant science and technology, the electronic password lock is produced which does not need a key. It has a series of advantages, such as low cost and low consumption, convenient operation, safety performance and so on, so the mechanical lock is gradually replaced.Therefore, electronic password locks are becoming more and more popular. The design of this electronic password lock are mostly based on microprocessor, which is divided into two parts: hardware and software. The hardware part is composed of STC89C52 microcontroller minimum system, AT24C02 storage, Matrix keyboard, LCD display and buzzer ringing. With the settings, it has the functions of setting and modifying the password (six user password), Ultra alarm and Ultra Lock (password error times more than two times). The above function is the basic function of the electronic password lock, and it can add the corresponding function according to the usage, The system is cost-effective but practical. Key words STC89C52 LCD1602 AT24C02 Matrix keyboard 目录 摘要 I Abstract II 目录 III 1 绪论 1 1.1 课题背景和意义 1 1.2 电子密码锁发展趋势 2 1.3 电子密码锁设计的具体要求 3 1.4 设计方案的制定 3 2 硬件电路设计 5 2.1 设计原理 5 2.2 STC89C52单片机介绍 5 2.3 液晶显示LCD1602 10 2.4 AT24C02存储芯片 12 2.5 键盘设计 14 2.6 声音提示模块 15 2.7 继电器控制模块 16 2.8 最小系统模块 18 2.9 整体电路图 20 3 系统软件设计 21 3.1 器件的相关功能介绍 21 3.1.1 单片机STC89C52定时器： 21 3.1.2 LCD1602的操作时序 24 3.1.3 AT24C02时序 25 3.2 主程序模块 29 3.3 密码设置子程序 30 3.4 键盘扫描子程序 33 3.5 开锁子程序 34 3.6 键功能程序 37 3.7 提示音及报警程序 38 3.8 操作说明： 40 4 总结 42 参考文献 43 致谢 44 29 1 绪论 1.1 课题背景和意义 由于现在的人们生活质量不断在提高，平时日常住所的贵重物品与工作部门的一些需要保密的资料或不可泄漏的个人信息的保存等许多需要防盗的问题变得越发重要。以往人们大部分都是使用机械锁来进行防盗，但由于传统的机械锁其构造极其简单，经常会被损坏而导致并没有起到保护作用，除此之外，机械锁与钥匙是单一对应的，这使得人们若防盗的东西较多的话，需要携带许多钥匙，这容易导致诸多的不便问题。因此，为了解决这诸多的不便的问题，在相关科技的支持下，密码锁这种不需要实际钥匙的锁随之诞生，通过它的成本低且消耗低、方便操作、安全性能有一定的保证等一系列的优点，能够给人们带来许多便利，所以受到了广大用户的青睐。 查阅以前的书籍能够清楚地了解到电子密码锁在20世纪初才开始了被投入研究，那时候的科技并不发达，研究成本也比较高，研究的成果只能运用在比较特殊的地方。但当时的密码锁大部分都不能单独使用，只能配合机械锁使用，并且有诸多的不便，比如体积大、使用的成本高等很多导致不能被广泛使用的缺点。 到了1980年后，各国的科技由于大规模的资金投入，都取得了相应的进步，电子密码锁的研发也有了一定的进展，之前体积大、成本高的缺点也得到一定的改善，而其他的缺陷渐渐被弥补，得到了很大的进步。 目前，电子密码锁的技术可谓进展神速，相对之前进步了许多，出现了许多以前闻所未闻的新型电子锁，它们性能强、功能独特却安全又可靠。比如、生物特征电子锁、遥控式电子密码锁以及键盘式电子密码锁等五花八门的电子锁，但还是不能动摇比较简单的键盘式电子密码锁的地位。  生物特征电子锁：利用人的个性特征作为密码输入，这些特征一般是天生的个人特征，如瞳孔、指纹以及声音等作为唯一的“钥匙”，然后通过后台的计算机进行复杂的识别计算来控制开锁。但是这过程需要许多个人身体上的信息，智能化相当高，处理的程序相对较为繁杂，需要很先进的科技，以致使用成本非常之大，因此目前只适用于极个别需要保存机密资料的特殊场所。 遥控式电子密码锁：缺点与机械锁类似，需要随身携带作为钥匙的遥控器，容易丢失钥匙，在某些地方并不实用。但并不影响它的使用，它的有时在于能够极快的传输大量变不被人眼识别的信息，也很难被人通过特别途径盗取里面的信息，因此具有极强的保密性而且用仪器也无法在光路径上捕获信号从而盗窃，因此能够很好地保密，使用它进行防盗，基本不用担心被盗窃。 键盘式电子锁：利用键盘输入开锁密码进行验证，操作方便，不用携带类似于机械锁的钥匙，只要记住密码，与机械锁相比，解决了容易丢失钥匙的问题。这种类型的锁控制方式有多种，但从准备性和灵活性方面考虑的话，利用单片机技术的是比较好的，能确保稳定性强，低成本，目前在市场上可谓备受关注。因此，在普通人民的眼中，不管新出的电子锁功能如何强大，只要不改变本质的问题，依旧动摇不了键盘式电子密码锁的地位。 到了现在，很多发达国家的电子密码锁技术都有取得了很大的进步，不但技术先进且类型齐全。因此，它早已被广泛地用在各种智能防盗系统中，许多大门的安全管理也是利用了其安全并可靠的技术来防盗。由于我国在这方面的发展并不是太快，电子锁的整体水平落后于许多发达国家，需要引进国外某些技术，所以增加了某些电子密码锁的制作成本，考虑到技术与成本的问题，我国的市场主要还是销售按键式电子锁。我国自己研制开发的电子锁，通过测试并不成熟，还有待完善，不能被大规模使用。而国内企业开始引进别的国家较为先进的相关技术，制作了一系列比较高端的电子锁，其发展迅速，前景非常可观。为了电子锁能被我国广泛应用于百姓的日常生活中，还需不断努力研究。 1.2 电子密码锁发展趋势 锁是源流千古的防盗性用品，随着私有观念的诞生而出现，并根据人类社会的发展而发展，逐渐演变成各种各样的锁具。 锁在古代已经历数千年的改变，在没有运用科技的情况下，无论如何演变，还是没有发生多大的变化。到了1970年后，随着对电子锁进行投入研究，不久第一把电子锁便面世了。但那时候可谓缺陷多多。 随后对电子锁的研究越来越重视，历经了几十年，分别出现了按键式电子锁、卡片式电子锁、生物特征电子锁等几个时代。 而到了如今，电子锁开始结合物联网这一新型概念一起发展，电子锁进入到了新时代。但电子锁在我国的地方还并不算太高，许多普通百姓的家里很少会使用，而一般被应用的地方也多数在酒店、银行或公共场所等，也许是国内人民对电子锁的认识并不足，存在着忧虑。然而，国外大部分国家，电子锁经被广泛使用，很多地方都被普及使用，使用率远高于我国。目前在中国，电子锁的地位并不高，仍然低于机械锁。因为我国电子锁生厂商所拥有的技术水平尚处于国际上二三十年前的水平，导致电子锁难安装，与机械锁相比增加了许多成本，导致电子锁的普及率低。然而这还会导致国内厂商对电子锁的重视会减少，使得电子锁的技术仍然低于国际水平。 虽然电子锁的市场还并不是特别好，但最近几年许多厂商也开始自主研发技术，开始拥有自己的品牌。比如优守卫，通过自己的团队不断研发多年，优守卫电子挂锁在前几年开始面世了，运用于多个工业领域，而且评价颇好，也终于有技术占据国际的先进水平，这鼓励了不少同行业的企业创建团队自主研发。 现在，电子密码锁得到了空前发展，尤为突出的是应用单片机技术的，其功能性可多方面扩展，稳定性强，可添加指纹识别、人眼识别、声音识别等多种用于有效防盗的功能。虽然这些功能在国内还未被广泛使用，但不用多久也会随着技术的不断发展，得到相应的进步，降低其制作成本，改善现有的缺陷。 我相信电子锁在不久的未来将会被完全地普及，将会带动我国民用锁行业的发展，让我们的财富更加安全。 1.3 电子密码锁设计的具体要求 （1）设计开锁密码为六位的电子锁。 （2）当输入密码时，所输入的开锁密码在LCD屏幕上都会显示成“*”号，这样能够防止密码泄漏或被窃取。 （3）当接上电