西安航空职业技术学院 毕 业 设 计.docx

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西安航空职业技术学院毕业设计

西安航空职业技术学院毕业设计（论文）论文题目：

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电子密码锁防盗门所属系部：

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电子工程系指导教师：

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电工西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院毕业设计（论文）毕业设计（论文）任务书题目：

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电子密码锁防盗门任务与要求：

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年月日至电工系年月日共周学号：

电工指导单位或教研室：

指导单位或教研室：

指导教师：

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职称：

西安航空职业技术学院制2摘要电子技术的迅速发展，特别是大规模集成电路的出现，给人类生活带来了根本性的改变。

尤其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。

作为单片机技术应用之一的数字密码锁，在日常生活、工业场合甚至军事领域都有应用。

本文对目前楼宇门禁装置应用现状进行了分析,结合应用广泛的串行通信技术设计并实现了一个以AT89S52为核心的数字密码锁。

阐述了系统的结构、组成及软硬件设计，并介绍了系统的功能。

本系统具有自动报警、日历显示、掉电密码保护、权限管理、实时监控等功能，并可查询监控记录。

系统基于RS-232通信，监控主机和密码锁之间采用自定义协议进行串行通信。

监控软件采用VisualBasic6.0实现。

实践结果表明该数字密码锁系统结构简单、性能稳定、智能化程度较高,监控软件具有友好的人机界面和较好的实时性，系统实用性较强。

关键词:

关键词单片机，数字密码锁，实时监控，串行通信3AbstractAlongwiththeelectronictechnologyrapiddevelopment,appearsofthelargescaleintegratedcircuitspecially,thesehavemadeabigchangeonpeople’sliving.Productsincludingthetechnologyapplicationofthesinglechipmicroprocessorsetsalreadyenteredeveryfamily.Asoneapplicationofthesinglechipmicroprocessortechnology,thedigitalcombinationlockhasbeenappliedinthedailylife,theindustrysituationandmilitaryfield.ThisarticleanalyzesthecurrentstatusoftheapplicationofBuildingAccessControlDevices.TheauthordesignsadigitalcombinationlockwiththecoreofAT89S52bycombiningtheSerialCommunicationTechnology.Thearticlestatesstructure,composition,thedesignofsoftwareandhardware,thefunctionofthesystem.Thesystemhassuchfunctions:

Auto-alarm,CalendarDemonstration,PowerFailurePasswordProtection,RightsManagement,Real-timeMonitoringandetc.Itcanalsoquerythedatathatwasrecorded.ThesystemisbasedonRS-232,andthecommunicationbetweenthehost-computerandslavedigitalcombinationlockbyadoptingtheself-defineprotocol.ThemonitorsoftwareisrealizedbyVisualBasic6.0.Theresultshowsthatthissystemhasasimplestructure,stableperformanceandhigherdegreeofintelligence.ThemonitorsoftwarehasafriendlyUserInterface,andthesystemisverypractical.KEYWORDS:

singlechipmicroprocessor,digitalcombinationlock,real-timemonitoring,serialcommunication目录第1章绪论.........................................11.1本课题研究的背景和意义..........................................................................................11.2楼宇门禁系统的概述..................................................................................................11.3本次设计的任务..........................................................................................................21.4设计思想及系统方案选择..........................................................................................2第2章基于单片机的数字密码锁的硬件设计.......................42.1MCU的选择..............................................................................................................42.1.1简单介绍AT89S52............................................................................................42.1.2AT89S52的串口通信.........................................................................................72.1.3晶振特性............................................................................................................82.2输入通道设计..............................................................................................................92.2.1键盘识别方法....................................................................................................92.2.2消除键的抖动..................................................................................................112.2.3键盘的选择......................................................................................................122.2.4按键的设置......................................................................................................122.3显示模块的设计........................................................................................................132.4密码锁动作模块设计................................................................................................142.5报警模块设计............................................................................................................152.6通信模块设计............................................................................................................162.6.12.6.22.7.12.7.22.7.3RS-232简介...................................................................................................18MAX232电路设计........................................................................................19DS1302简介.................................................................................................21DS1302电路原理图......................................................................................22DS1302调试中的问题.................................................................................222.7时钟功能设计............................................................................................................212.8供电电源模块设计....................................................................................................232.9掉电保护设计............................................................................................................24第3章基于单片机的数字密码锁的软件设计......................273.1上位机监控软件设计................................................................................................273.1.1VB中的MSComm通信控件.......................................................................27-1-3.1.2小区密码锁管理系统的设计..........................................................................293.2下位机程序设计........................................................................................................303.2.1软件设计的原则..............................................................................................303.2.3程序流程图......................................................................................................30第4章基于单片机的数字密码锁的功能.........................34第5章结论........................................40致谢........................................................................................................................................41参考文献..................................................................................................................................42论文小结..................................................................................................................................43附录

（一）：

硬件实物照片..................................................................................................45附录

（二）：

电路原理图......................................................................................................46-2-第1章绪论1.1本课题研究的背景和意义社会治安仍是当今社会面临的一个重大问题，如何应用高科技手段提高安全防范措施,更有效地阻止犯罪行为的发生是科技工作者义不容辞的责任。

目前的形势下，对于普通居民小区，仅仅依靠普通的门锁、防盗门或者报警等系统来保证居民住宅的安全是不够的，如果能够安装一套适合于单个家庭的简易智能门禁系统，将会有效地保护住宅的安全，并在案发后提高破案率。

鉴于此，我们的“智能门禁系统”——带液晶显示和通信功能的数字密码锁便应运而生。

1.2楼宇门禁系统的概述门禁就是出入口控制，在人进出重要通道的时候，进行适当级别的权限鉴别，以区分是否能通过的一种管理手段。

门禁系统属于智能弱电系统中的一种安防系统，作为一种新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。

它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。

门禁系统通过在建筑物内的主要管理区、出入口、电梯厅、设备控制中心机房、贵重物品的库房等重要部门的通道口安装门磁、电控锁或控制器、读卡器等控制装置，由计算机或管理人员在中心控制室监控，能够对各通道口的位置、通行对象及通行时间、方向等进行实时控制或设定程序控制，从而实现对出入口的控制。

门禁系统一般由门禁控制器、门禁读卡器、卡片、电控锁、门禁软件、电源和相关门禁应用设备几部分组成。

常见的门禁系统有：

密码门禁系统，非接触IC卡（感应式IC卡）门禁系统，指纹、虹膜、掌型等生物识别门禁系统等。

门禁系统是随着自动识别技术的发展而迅速发展的，目前，国内外研制和使用的门禁系统主要集中在感应门禁系统和生物识别门禁系统。

在生物识别门禁系统中又以指纹门禁系统应用最为广泛。

密码门禁系统存在的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。

生物识别门禁系统安全性高，但成本高，由于识别率和存储容量等瓶颈问题没有很好的解决，而没有得到广泛的市场认同。

现在国际上最流行最通用的还是非接触IC卡门禁系统。

11.3本次设计的任务本次设计就是要完成一个基于单片机的数字密码锁，它用于一个居民小区的家庭门锁控制，系统待机时显示时间和日期，当按下输入密码键并输入正确密码则开锁，如果密码错误则提示重新输入，如果输入密码错误超过三次则发出报警并自动锁定键盘，密码锁的所有操作都将记录入上位PC机的数据库中，并且可以通过上位机设定锁死和解锁功能。

1.4设计思想及系统方案选择基于单片机的数字密码锁的结构如图1-1所示，各部分主要功能如下：

显示模块报警模块时钟模块MCU执行模块输入模块通信模块图1-1基于单片机的数字密码锁的组成结构①MCU即微处理单元，对系统的各项数据、指令进行处理。

②LCD1602显示模块，具有背光，用于显示系统的各种状态。

待机时可显示时钟和日历。

切换到密码锁状态时显示各种操作提示。

③矩阵键盘作为输入模块，用于输入密码，以及配合其他按键对系统进行操作，如切换时钟显示状态和密码锁状态、输入密码等。

④报警模块，用于当系统被恶意试探或输入密码错误超过三次时发出报警信号。

⑤执行模块即是锁的机械动作部件，执行开锁、关锁动作。

⑥通信模块，用于与上位机的通信，使上位机对锁具有监控、管理的权限。

⑦时钟模块，用于产生时间和日历数据，发送到处理器后显示在LCD上，并且具2有短时间掉电仍能保持正常工作的功能。

系统硬件电路部分采用模块化的设计思想。

按照功能将该数字密码锁分为输入模块、显示模块、报警模块、执行模块、通信模块和时钟模块。

硬件对应的软件部分的设计同样采用模块化的设计思想。

首先用C语言编写各个功能模块，然后再把这些功能模块连接起来，进行调试。

上位机的监控软件采用VisualBasic语言编写。

3第2章基于单片机的数字密码锁的硬件设计2.1MCU的选择MCU的选择范围很广泛，本设计采用MCS-51系列单片机作为处理单元。

MCS-51系列单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等基本功能部件的微处理器，它拥有基于复杂指令集（CISC）的单片机内核，虽然其速度不快，12个振荡周期才执行一个单周期指令，但其端口结构为准双向并行口，可兼有外部并行总线，故使其扩展性能非常强大[1]。

它具有如下特点：

可靠性高：

系统软件（如：

程序指令、常数、表格）固化在ROM中，不易受病毒破坏。

许多信号的通道均在一个芯片内，故运作时系统稳定可靠，抗干扰的能力优于PC机；便于扩展：

片内具有计算机正常运行所必需的部件，片外有很多供扩展用的（总线,并行和串行的输入/输出）管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统；控制功能强：

具有丰富的控制指令，如:

条件分支转移指令、I/O口的逻辑操作指令、位处理指令等；实用性好：

体积小、功耗低、价格便宜、易于产品化。

而AT89S52是MCS-51系列单片机中比较突出的一款，它具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，位I/O口线，32看门狗定时器，个数据指针，2三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

鉴于AT89S52的以上特点，本系统采用AT89S52单片机作为处理单元。

2.1.1简单介绍AT89S52AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统上编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52的各I/O口功能如下：

P0口：

口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

P0作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

P0端口写“1”时，对引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash4编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表2-1所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

表2-1引脚号P1.0P1.1P1.5P1.6P1.7P1口第二功能口第二功能第二功能T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）MOSI（在系统编程用）MISO（在系统编程用）SCK（在系统编程用）P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（