基于51单片机的电子锁.docx

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基于51单片机的电子锁

设计说明书

一、概述：

随着科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统机械锁由于构造简单，被撬事件屡见不鲜;电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。

本设计以单片机AT89C5作为密码锁监控装置的检测和控制核心，分为主机控制和从机执行机构（本设重点介绍主机设计），实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。

根据51单片机之间的串行通信原理，这便于对密码信息的随机加密和保护。

而且采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势。

采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低;反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。

软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。

测试结果表明，本系统各项功能已达到本设计的所有要求。

着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。

在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。

（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。

从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。

当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。

二、设计目的和任务：

1.熟悉8051单片机的内部结构和功能，合理使用其内部寄存器

2.能完成相关软件编程设计工作。

为实现预期功能，能够对系统进行快速的调试，并能够对出现的功能故障进行分析，及时修改相关软硬件。

3.对软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。

4.密码由用户自己设定，在开锁状态下，用户可自行修改密码。

5.具有自动报警功能。

自动报警分现场报警和远程报警两种。

现场报警由扬声器发出报警声。

三、方案选择：

电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。

大大提高了主人物

资的安全性，安全可以代替老式机械锁。

目前使用的密码锁种类繁多，各具特色。

本文从经济实用的角度出发，采用AT89C2051单机，研制了一款具有防盗自动报警功能的电子密码锁。

该密码锁设计方法合理，简单易行，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有一定的推广价值。

1.系统设置4位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。

2.具有自动报警功能。

自动报警分现场报警和远程报警两种。

现场报警由扬声器发出报警声。

3.两种情况下可报警：

一是密码输入错误3次，则报警;二是非正常开门，如破

门而入的情况，可通过系统的红外监视装置监测，同时报警，保证了系统的安全性。

系统工作时，用户通过按键输入4位密码，单片机将输入密码与设定密码进行比较，若密码正确，则发出开锁信号，将门打开，系统不报警；若密码不正确，则有相应的指示灯闪动，并要求重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过3

次，若3次输入的密码都不正确，则发出报警信号。

四、主控芯片AT89C51单片机的简介

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPERO—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS位微处理器，俗称单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件

采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和

输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPUS闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。

主要特性：

•与MCS-51兼容

•4K字节可编程闪烁存储器

•寿命：

1000写/擦循环

•数据保留时间：

10年

•全静态工作：

0HZ-24MHZ

•三级程序存储器锁定

•128X8位内部RAM

•32可编程I/O线

•两个16位定时器/计数器

•5个中断源

•可编程串行通道

•低功耗的闲置和掉电模式

•片内振荡器和时钟电路

管脚说明：

VCC:

供电电压。

GND:

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C5啲一些特殊功能口，如下表所示：

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INTO（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST:

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG:

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不

变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外

部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN:

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信

号将不出现。

/EA/VPP:

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH，不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

XTAL1:

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2:

来自反向振荡器的输出。

AT89C51

五、电路设计:

i.框图：

g]2-l总榄计踣构團『

本设计由主控芯片51单片机，单片机时钟电路，键盘，和开锁电路组成。

单

片负责控制整个系统的执行过程。

2.局部电路：

a）开锁设计：

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本设计通过P3.0接一个3极管驱动继电器打开电磁阀线圈实现开关门。

当用户输入的密码正确而且是在规定的时间及次数输入之内，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。

b）晶振电路设计：

单片机XIAL1和XIAL2分别接30PF的电容，中间再并个12MHZ勺晶振，形成单片机的晶振电路

d）串接口功能介绍:

单片的P1口外接1位8段数码管，作为密码输入显示器；INT0外接蜂鸣器,当INTO被置0时，蜂鸣器发出声音;P0口外接发光二极管用作系统工作状态提

示。

e）系统电路设计

本系统电路主芯片AT89C51晶振和两个电容组成的时钟脉冲，一个电阻和一个电解电容和一个按键组成的复位电路，一个8段数码管构成的密码显示器，一个蜂鸣器，5个LED一个NPN三极管加上一个继电器组成的驱动电路构成了系统电路。

2.整体电路如下：

八段数码管显示你的摩斯按键是否正确对应你要输入的数字密码。

由于采取上电设置密码的编程方法复位键即密码修改键设置在门后，要打开门才能修改密码。

设置密码后若输入密码不对的前两次5秒报警，最后一次10分钟报警,摩斯按发错误除外（但有两秒报警，并且须全部密码重新输入）。

本电路设置四位密码，由于每位数字键均由五位摩斯码构成则要输入20次摩斯码键！

！

p0.0（绿色）

“滴”显示，p0.2（黄色）“嗒”音显示，p0.4（红色）摩斯码按法错误或密码错误，p0.6（蓝色）表示该电路已设置了密码，等待输入密码进行比较。

EPY

'll

PIOPit

P12

P13

P15

P16

P17

DPY_7-SEG_DP

INTI

INTO

/Speaker

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ATOO9C51

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01234567oHuooooooP_PPFFPPP

0123456-7

222222Fppppp

22pF

—,-

PROTE绘希啲PC板:

六、软件设计：

程序设计语言有三种：

机器语言、汇编语言和高级语言。

机器语言是机器唯一能“懂”的语言，用汇编语言或高级语言编写的程序（称为源程序）最终都必须翻译成机器语言的程序（成为目标程序），计算机才能“看懂”，然后逐一执行＜

高级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比较快，也便于学习和交流，但是本系统却选用了汇编语言。

原因在于，本系统是编制程序工作量不大、规模较小的单片机微控制系统，使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间，适合于存储容量较小的系统。

系统软件设计流程图

瓮入遣卑.-乂

主扎虽召丑黄弐至

童上子童匹一老亘幻亘烽3■主兰1一

主程序如下：

mainl:

movpsi,#00h

movps2,#00h

movps3,#00h

movps4,#00h

movatl,#00h

movat2,#00h

movat3,#00h

movat4,#00h

main:

movxs_0,#1fh;显示0的摩斯值

movxs_1,#0fh

;显示1的摩斯值

movxs_2,#07h

;显示2的摩斯值

movxs_3,#03h

;显示3的摩斯值

movxs_4,#01h

;显示4的摩斯值

movxs_5,#00h

;显示5的摩斯值

movxs_6,#10h

;显示6的摩斯值

movxs_7,#18h

;显示7的摩斯值

movxs_8,#1ch

;显示8的摩斯值

movxs_9,#1eh

;显示9的摩斯值

clrp3.0;RXD

置0

mova,#00h;

密码缓存

movr2,#04h;

四位密码

movr1,#00h

movr0,#ps1

movr7,#05h;

摩斯次数，由于数字为

clrp2.7

5次

完整程序如下：

movps4,#00hmovat1,#00h

movr0,#ps1

5次

movr7,#05h;摩斯次数，由于数字为clrp2.7

start:

movp0,#0ffh

movp1,#0ffh

为1转start

setbp2.4;按键位jbp2.4,start;2.4

lcalldelay500ms

jbp2.4,startok:

;

clrp0.0

lcalldelay500msjnbp2.4,daa;cun:

;

setbp0.2setbp0.0rlaadda,r1;

djnzr7,yanshi;ajmpxianshi

嘀的音

是否去嗒音

存入一位摩斯码

是否够五位摩斯码

yanshi:

;输入一位摩斯码停顿1tlcalldelay500msjbp2.4,mainajmpok

daa:

;嗒的音lcalldelay500msjbp2.4,stopsetbp0.0clrp0.2

lcalldelay500mssetbp0.2jnbp2.4,stopmovr1,#01hajmpcun

stop:

;

摩斯输入错误

clrp0.4lcalldelay2ssetbp0.4ajmpmain

cunchu:

mov@r0,aincr0mova,#00hmovr1,#00hmovr7,#05hdjnzr2,yanshiclrp0.6lcalldelay2ssetbp0.6

ajmpshuru

xianshi:

cjnea,xs_0,next1;movp1,#0c0hclrp3.2;报警器lcalldelay1ssetbp3.2;报警器movp1,#0ffhajmpcunchu

够五位摩斯码显示0

next1:

cjnea,xs_1,next2movp1,#0f9hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp0,#0ffhajmpcunchu

next2:

cjnea,xs_2,next3;movp1,#0a4hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu

够五位摩斯码显示1

够五位摩斯码显示2

next3:

cjnea,xs_3,next4;movp1,#0b0hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu

够五位摩斯码显示3

next4:

cjnea,xs_4,next5;movp1,#99hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu

够五位摩斯码显示4

next5:

cjnea,xs_5,next6;movp1,#92hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu

够五位摩斯码显示5

next6:

cjnea,xs_6,next7;

movp1,#7dhclrp3.2lcalldelay1s

setbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu

够五位摩斯码显示6

next7:

cjnea,xs_7,next8movp1,#0f8hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu

够五位摩斯码显示7

next8:

cjnea,xs_8,next9movp1,#080hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu

够五位摩斯码显示8

next9:

cjnea,xs_9,cwmovp1,#90hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2

够五位摩斯码显示9

movp1,#0ffh

ajmpcunchu

cw:

clrp3.2

clrp0.4

lcalldelay5s

clrp0.4

setbp3.2

ajmpmain1shuru:

;开门复位

movmmbz,#03;错误密码次数

movat1,#00h

movat2,#00h

movat3,#00h

movat4,#00h

shuru2:

clrp0.6

mova,#00h;密码缓存

movr2,#04h;四位密码

movr1,#00h

movr0,#at1

movr7,#05h

start1:

jbp2.4,start1

lcalldelay500ms

jbp2.4,start1

ok1:

;滴音

setbp3.0;开门后再按键1t以上关门

setbp0.6

clrp0.0

lcalldelay500ms

jnbp2.4,daaa

cun1:

setbp0.2

setbp0.0

rla

adda,r1

djnzr7,yanshi1

ajmpxianshi1

yanshi1:

;每个摩斯码之间延时1tlcalldelay500msjbp2.4,stop1ajmpok1

daaa:

;嗒音lcalldelay500msjbp2.4,stop1setbp0.0clrp0.2lcalldelay500mssetbp0.2jnbp2.4,stop1movr1,#01hajmpcun1

stop1:

;摩斯码错误处理clrp0.4lcalldelay2ssetbp0.4ajmpshuru2

cunchu2:

mov@r0,a

incr0

mova,#00h

movr1,#00h

movr7,#05h

djnzr2,yanshi1ajmpbijiao

xianshi1:

;显示处理cjnea,xs_0,next1_1movp1,#0c0hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

next1_1:

cjnea,xs_1,next2_2movp1,#0f9hclrp3.2

lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

next2_2:

cjnea,xs_2,next3_3movp1,#0a4hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

next3_3:

cjnea,xs_3,next4_4movp1,#0b0hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

next4_4:

cjnea,xs_4,next5_5movp1,#99h

clrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

next5_5:

cjnea,xs_5,next6_6movp1,#92h

clrp3.2

lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

next6_6:

cjnea,xs_6,next7_7

movp1,#82hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

next7_7:

cjnea,xs_7,next8_8movp1,#0f8hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

next8_8:

cjnea,xs_8,next9_9movp1,#80h

clrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

next9_9:

cjnea,xs_9,cw2movp1,#90hclrp3.2lcalldelay1ssetbp3.2movp1,#0ffhajmpcunchu2

bijiao:

;比较密码

movr6,#04

movr1,#ps1

movr0,#at1

bj2:

clrc

mova,@r0subba,@r1cjnea,#00h,cw2

密码正确

incr1incr0djnzr6,bj2clrp3.2;

clrp3.0lcalldelay5ssetbp3.2ajmpshuru

cw2:

;密码错误处理djnzmmbz,bjdmovp0,#00hclrp3.2lcalldelay5minsetbp3.2movp0,#0ffhajmpshuru2

bjd:

movp0,#00hclrp3.2lcalldelay5ssetbp3.2movp0,#0ffhajmpshuru2delay500ms:

movhc0,#05

ff1:

movhc1,#200

fff1:

movhc2,#25

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