1、目錄1引言11.1簡(jiǎn)介11.2電子密碼鎖背景11.3本設(shè)計(jì)功能12設(shè)計(jì)要求22.1設(shè)計(jì)工作22.2設(shè)計(jì)要求23硬件電路設(shè)計(jì)23.1設(shè)計(jì)選項(xiàng)33.1.1計(jì)劃1 33.1.2計(jì)劃233.1.3決定方案33.2選擇密碼輸入方法43.2.1計(jì)劃1 43.2.1計(jì)劃ii 43.2.3決定方案43.3主要組件簡(jiǎn)介43.4硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)53.4.1重置電路53.4.2晶振電路63.4.3存儲(chǔ)電路63.4.4報(bào)警電路74.編程84.1程序清單84.2 proteus/keil模擬圖174.2.1電子代碼鎖定啟動(dòng)模擬結(jié)果174.2.2電子密碼鎖修正密碼模擬結(jié)果175.摘要18參考文獻(xiàn)191.引言1.1簡(jiǎn)介在日常生

2、活和工作中，鎖定是每個(gè)人不可缺少的，是保護(hù)個(gè)人財(cái)產(chǎn)和保護(hù)數(shù)據(jù)文件的關(guān)鍵因素。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)彈子鎖的缺點(diǎn)越來(lái)越大，社會(huì)對(duì)新式電子密碼鎖的需求越來(lái)越大，前景也越來(lái)越廣闊。本主題主要使用單片機(jī)完成了具有鍵入、顯示、解鎖、報(bào)警和密碼修改等多種功能的電子密碼控制系統(tǒng)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，電子密碼鎖研究始于20世紀(jì)30年代，在一些特殊場(chǎng)合已經(jīng)應(yīng)用。此鎖定是通過(guò)鍵盤(pán)輸入密碼集來(lái)完成解鎖過(guò)程。研究這種鎖的初衷是為了提高鎖的安全性。電子鎖的密鑰量(密碼量)很大，可以和機(jī)器鎖一起使用，可以避免密鑰復(fù)制帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。電子鎖只需要記住一套密碼，不需要攜帶金屬鑰匙，消除了人們攜帶金屬鑰匙的麻煩，越來(lái)越多的人欣賞

3、。電子鎖的種類(lèi)有數(shù)碼鎖、指紋鎖、磁卡鎖、IC卡鎖、生物鎖等。但是更實(shí)用的是按鍵電子代碼鎖定。目前使用的電子代碼鎖定大部分基于單片機(jī)技術(shù)，以單片機(jī)為主要設(shè)備，編碼器和解碼器以軟件方式生成。1.2電子密碼鎖背景隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鎖已發(fā)展為密碼鎖、自鎖、電子鎖、激光鎖、語(yǔ)音控制鎖等?；趥鹘y(tǒng)的鑰匙，我添加了一組或多組密碼，不同的聲音，不同的磁場(chǎng)，不同的聲波，不同的光束光波，不同的圖像。(指紋、眼底視網(wǎng)膜等)控制鎖的打開(kāi)。這極大地提高了鎖的安全性，使得不法分子無(wú)法下手，人們對(duì)自己的財(cái)產(chǎn)安全有了更多的保護(hù)。當(dāng)今安全信息系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在保密、隱私和財(cái)產(chǎn)保護(hù)方面發(fā)揮著重要作用，基于電子密

4、碼鎖定的安全系統(tǒng)是其組成部分，因此研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.3本設(shè)計(jì)特點(diǎn)該系統(tǒng)由24C02和12864所示的電子密碼鎖設(shè)計(jì)單芯片系統(tǒng)、43矩陣鍵盤(pán)、12864顯示和警報(bào)系統(tǒng)等組成，具有設(shè)置、6位用戶密碼修改、超額警告、超額鎖定、密碼錯(cuò)誤警告等功能(本設(shè)計(jì)為P0端口控制液晶屏，密碼正確時(shí)進(jìn)入系統(tǒng))。密碼錯(cuò)誤顯示“密碼錯(cuò)誤，重新輸入密碼”。)除了上述基本密碼鎖定功能外，還可以根據(jù)實(shí)際情況添加遠(yuǎn)程控制功能。這個(gè)系統(tǒng)成本低，功能實(shí)用。2.設(shè)計(jì)要求2.1設(shè)計(jì)工作基于單片機(jī)的密碼鎖設(shè)計(jì)2.2設(shè)計(jì)要求2.2.1使用鍵盤(pán)輸入密碼(4-8位)2.2.2用戶可預(yù)設(shè)密碼(4-8位)2.2.3使用LED數(shù)碼管或液晶

5、屏顯示密碼值，在密碼設(shè)置成功或解鎖后顯示“* * * * * * * * * * *”2.2.4成功輸入密碼后解鎖，如果密碼輸入不正確，數(shù)碼管或液晶屏將顯示錯(cuò)誤消息，紅色指示燈亮起，如果輸入錯(cuò)誤三次，將發(fā)出揚(yáng)聲器警報(bào)。硬件電路設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)選項(xiàng)3.1.1計(jì)劃1使用數(shù)字密碼鎖電路的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。由74LS112雙JK觸發(fā)器組成的數(shù)字邏輯電路是代碼鎖定的核心控制，共設(shè)置了9個(gè)用戶輸入密鑰，其中只有4個(gè)是有效的密碼按鈕，其他是干擾按鈕。按干擾鍵時(shí)，鍵盤(pán)輸入電路將自動(dòng)清除為零。最初輸入的密碼無(wú)效，必須重新輸入。如果用戶輸入密碼超過(guò)40秒(通常用戶不超過(guò)40秒，如果用戶不方便，可以修改)，電路將警告用

6、戶80秒，如果電路連續(xù)警告3次，電路將鎖定鍵盤(pán)5分鐘，防止他人非法操作。電路包括兩個(gè)主要組件：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中UPS電源旨在防止斷電引起密碼鎖電路故障，從而避免用戶麻煩。代碼鎖定電路包括鍵盤(pán)輸入、密碼修改、密碼檢測(cè)、解鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)警電路、鍵盤(pán)輸入次數(shù)鎖定電路。3.1.2計(jì)劃ii采用以80C51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)的靈活編程設(shè)計(jì)和豐富的IO端口，以及其控制的準(zhǔn)確性，不僅可以實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還可以添加全電存儲(chǔ)、聲光提示、甚至遙控器控制功能。其原理如圖所示。80C51單片微機(jī)矩陣鍵盤(pán)控制輸入錯(cuò)誤鎖定鍵盤(pán)延遲報(bào)警控制電路24C02斷電存儲(chǔ)鎖定控制電路顯示

7、電路串行顯示電路圖3-1系統(tǒng)范圍的設(shè)計(jì)圖3.1.3決定方案通過(guò)比較上述兩種方案，單片機(jī)程序不僅可以實(shí)現(xiàn)所需的功能，還可以大大擴(kuò)展功能，而且可以輕松升級(jí)系統(tǒng)，因此使用后一種解決方案。此外，從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度，使用80C51單機(jī)開(kāi)發(fā)了具有防盜自動(dòng)報(bào)警功能的電子密碼鎖。這種密碼鎖設(shè)計(jì)方法合理、簡(jiǎn)單、成本低廉，符合住房、辦公室的鎖具要求，具有一定的促銷(xiāo)價(jià)值。3.2選擇密碼輸入方法3.2.1計(jì)劃I指紋識(shí)別：指紋識(shí)別技術(shù)主要包括4種功能：指紋圖像讀取、特征提取、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和比較。通過(guò)指紋識(shí)別設(shè)備讀取人體指紋的圖像，然后預(yù)處理原始圖像，使其更加清晰，然后通過(guò)指紋識(shí)別軟件設(shè)置指紋的特征數(shù)據(jù)。軟件在指紋中查找稱(chēng)為“

8、節(jié)點(diǎn)”的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即指紋圖案的分支、結(jié)束或圓圈中的坐標(biāo)位置。這些點(diǎn)同時(shí)具有7個(gè)以上的獨(dú)特特征。通常，手指平均有70個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此使用此方法將生成大約490個(gè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常稱(chēng)為模板。通過(guò)計(jì)算機(jī)模糊比較方法，比較兩個(gè)指紋的模板，計(jì)算相似性，然后得到兩個(gè)指紋的匹配結(jié)果，判斷輸入結(jié)果是否正確。3.2.2計(jì)劃ii矩陣鍵盤(pán)輸入識(shí)別：由每個(gè)鍵組成的矩陣鍵盤(pán)每行和列線對(duì)應(yīng)于I/O端口線，鍵的位置位于行和列吳宣儀的交點(diǎn)處。按鍵時(shí)，行線與列線接觸。通過(guò)確定接觸的兩條線(即哪兩條I/O端口線接觸)，可以確定接觸了哪個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。(約翰f肯尼迪，Northern Exposure(美國(guó)電視劇)，Northern Expo

9、sure(美國(guó)電視劇)行線設(shè)計(jì)為向上拉，初始設(shè)置為高電位，列線懸在空中，初始設(shè)置為低。繼續(xù)讀取線路端口行或中斷以觸發(fā)密鑰位掃描。按下鍵時(shí)，一根接一根地降低列線，另一根接一根地升高，讀行線。(莎士比亞，哈姆雷特，鍵)列線設(shè)置得低的時(shí)候，列線也往下拉的時(shí)候，確定兩個(gè)吳宣儀交點(diǎn)的按鈕就會(huì)被按下。3.2.3決定方案場(chǎng)景1硬件和軟件過(guò)于復(fù)雜、成本高，因此不使用，而場(chǎng)景2中的每個(gè)密鑰都可以通過(guò)程序授予功能來(lái)完成密碼識(shí)別。此方案簡(jiǎn)單、易于使用，因此被采用。(David Asser，Northern Exposure)3.3主要組件簡(jiǎn)介3.3.1 24C02串行E2PROM是基于I2C-BUS的存儲(chǔ)設(shè)備，它遵

10、循第二個(gè)協(xié)議。具有界面方便、體積小、數(shù)據(jù)丟失不丟失等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀表和工業(yè)自動(dòng)化控制。隨著世界企業(yè)開(kāi)發(fā)這種設(shè)備，市場(chǎng)上推出了很多品牌的24C02零件，甚至是假的24C02零件，批量生產(chǎn)的單片機(jī)控制系統(tǒng)的質(zhì)量可能會(huì)好也可能不好。(莎士比亞、溫斯頓、電腦名言) (作者通過(guò)大量的設(shè)計(jì)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)，找出了24C02從應(yīng)用程序中刪除數(shù)據(jù)的原因，總結(jié)了保護(hù)24C02數(shù)據(jù)安全的硬件和軟件設(shè)計(jì)方法。3.3.2 80C5180C51單片機(jī)屬于MCS-51系列單片機(jī)，由英特爾開(kāi)發(fā)，結(jié)構(gòu)是8048的擴(kuò)展，改善了8048的缺點(diǎn)，將乘法(MUL)、除法(DIV)、減法(SUBB)和比較(CBB)采用40針雙列直插式d

11、ip(雙列直插式package)，內(nèi)置128個(gè)RAM設(shè)備和4K ROM。3.3.3 1286412864液晶屏統(tǒng)稱(chēng)為128*64個(gè)點(diǎn)，是類(lèi)屏幕的一個(gè)特性。液晶屏的屬性沒(méi)有說(shuō)明。3.4硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.4.1重置電路單芯片重置是使CPU和系統(tǒng)的其他功能部件都處于確定的初始狀態(tài)，重置后，在此狀態(tài)下啟動(dòng)操作(如PC=0000H)，使單個(gè)芯片從第一個(gè)單元接收命令。(阿爾伯特愛(ài)因斯坦，Northern Exposure(美國(guó)電視)，重置)單片機(jī)第一次開(kāi)始連接電源時(shí)，停電或故障后必須重置。(David assell，Northern Exposure(TV)，electrical)復(fù)位期間(即RST高工作日

12、時(shí))，P0端口是高配置，P1-P3端口輸出高電平。外部程序內(nèi)存讀取選擇通信號(hào)PSEN無(wú)效。地址鎖定信號(hào)ALE也是高水平。根據(jù)實(shí)際情況，選擇圖2-1所示的重置回路。此電路在最簡(jiǎn)單的重置電路下添加手動(dòng)重置按鈕。通電的瞬間，電容器C1的電壓很小，復(fù)位下降電阻的電壓接近電源電壓。也就是說(shuō)，RST為高電平，在給電容器充電的過(guò)程中，RST端電壓逐漸下降。如果RST結(jié)束電壓小于特定值，CPU將脫離復(fù)位狀態(tài)。電容器C1足夠大，增加手動(dòng)復(fù)位按鈕是為了防止死機(jī)時(shí)不能穩(wěn)定復(fù)位。圖3-2重置電路3.4.2晶振電路80c51針腳XTAL1和XTAL2連接至晶體振蕩器和電容器C4，c5，如圖2-2所示。晶振、電容器C4/

13、C5及芯片內(nèi)和非文字(反饋、放大元件)構(gòu)成與晶振頻率和容量C4、C5容量相關(guān)的容量三點(diǎn)振蕩器，但主要由晶振頻率決定。范圍為0到33MHz，容量C4、C5的范圍為5。根據(jù)實(shí)際情況，此設(shè)計(jì)使用12MHZ作為系統(tǒng)的外部晶振11。電容值為20pF。圖3-3晶振電路3.4.3存儲(chǔ)電路AT24C02是2K位串行CMOSE2PROM，包含256個(gè)8位字節(jié)，CATALYST的高級(jí)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上降低了設(shè)備的功耗。AT24C02具有16字節(jié)頁(yè)面寫(xiě)入緩沖區(qū)。該設(shè)備通過(guò)IC總線接口工作，具有專(zhuān)用寫(xiě)保護(hù)。雙線串行總線和單片機(jī)通信、最小電壓2.5V、額定電流1毫安、靜態(tài)電流10Ua(5.5V)、芯片內(nèi)數(shù)據(jù)在停電時(shí)可保

14、存40年以上，使用方便，采用8英尺DIP封裝。圖3-4存儲(chǔ)電路3.4.4報(bào)警電路警報(bào)部分由陶瓷壓電發(fā)聲器及周?chē)娐方M成，開(kāi)機(jī)后沒(méi)有聲音。每按一次鍵，就會(huì)發(fā)出“叮”聲，只要密碼正確，就直接解鎖，不發(fā)出聲音，如果密碼輸入錯(cuò)誤，單芯片P2.1針腳就為低電平，三極管T3小號(hào)就會(huì)發(fā)出噪音警報(bào)。圖3-5報(bào)警電路4.編程4.1程序清單* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *。#include#include12864.h#include#include24C01.h#define uch

15、ar unsigned char#define uint unsigned ints bitled 1=P1 5；sbit led 2=P1 6；sbit init=p2 2；sbit sound=P1 7；Ucharidata key6=0，0，0，0，0 ；ucharid ataic6= 0，1，2，3，4，5 ；Void press(uchar *s)Uchardat/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *P3=0xf0/保存第一個(gè)密碼while(P3=

16、0x F0)；dat=key _ scan()；If(dat)！=0x0a)(dat！=0x0b) * s=dat左側(cè)()；Star _ 12864(星形，0x05，16)；s；/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *P3=0xf0/保存第二個(gè)密碼while(P3=0x F0)；dat=key _ scan()；If(dat)！=0x0a)(dat！=0x0b) * s=dat左側(cè)()；Star _ 12864(星形，0x05，24)；s；/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *P3=0xf0/保存第三個(gè)密碼while(P3=0x F0)；dat=key _ scan()；If(dat)！=0x0a)(dat！=0x0b) * s=dat左側(cè)()；Star _ 12864(星形，0x05，32)；s；/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *