论文题目:智能电子密码锁设计完成期限：2016学习中心:嘉兴专业名称：电气自动化技术学生姓名:****生学号：7指导教师:**颖33智能电子密码锁设计引言随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把守护门的铁将军,人们对它要求甚高,既要安全可靠的防盗，又使用方便,这也是制锁者长期以来研制的主题。随着电子技术的发展,各类电子产品应运而生,电子密码锁就是其中之一。据有关资料介绍,电子密码锁的研究从２世纪30年代就开始了,在一些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用,并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码,无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼博鱼体育，因而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多,例如数码锁,指纹锁，磁卡锁，IＣ卡锁，生物锁等,但较实用的还是按键式电子密码锁。2０世纪80年代后,随着电子锁专用集成电路的出现,电子锁的体积缩小,可靠性提高,成本较高,是适合使用在安全性要求较高的场合,且需要有电源提供能量,使用还局限在一定范围,难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。目前,在西方发达国家，密码锁技术相对先进,种类齐全,电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中,通过多种更加安全、可靠的技术实现大门的管理。在我国密码锁整体水平尚处于国际上７０年代左右,电子密码锁的成本还很高,市场上仍以按键电子锁为主,按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平,现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁,其市场结构尚未形成,应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术,发展前景非常可观。希望通过不断的努力,使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。系统方案论证２.１主控部分的选择方案一:采用数字电路控制用以７4ＬＳ112双ＪK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制,将密码保存在JK触发器中,与输入密码通过比较器比较，判断结果是否相符合。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单，但控制的准确性和灵活性差,故不采用。33方案二:采用以单片机为核心的控制方案选用单片机作为系统的核心部件,实现控制与处理的功能。单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器(RＡM）和只读存储器（ROM)及其引脚资源，外接数码管显示(LＥD),键盘输入等实现数据的处理传输和显示功能,基本上能实现设计指标，因此综合考虑,本系统采用方案二。２.2密码输入方式的选择方案一:指纹输入识别指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到指纹的图像,然后要对原始图像进行初步的处理,使之更清晰再通过指纹辨识软件建立指纹的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”（minｕtｉａｅ）的数据点,即指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置,这些点同时具有七种以上的唯一性特征。通常手指上平均具有70点，所以这种方产生大约4９０个数据。这些数据,通常称为模板。通过计算机模糊比较的方法,把两个指纹的模板进行比较,计算出它们的相似程度,最终得到两个指纹的匹配结果,从而判断输入结果的正确与否。考虑到本方案软硬件太过复杂,而且成本也高,故不采用。方案二:矩阵键盘输入识别由各按键组成的矩阵键盘每条行线和列线都对应一条I／O口线，键位设在行线和列线的交叉点，当一个键按下就会有某一条行线与某一条列线接触，只要确定接触的是哪两条线,即哪两个I/O口线,就可以确定哪一个键被触动。行线设计成上拉口线,初始时被置高电位,列线悬空,初始置低。通过不断读行线口线,或者中断方式触发键位扫描。当发现有键按下，将列线逐一置低,其他线的交点处的按钮被按下。每个按键都可通过程序赋予功能,从而完成密码识别。本方案简单易行，故采用。系统总体设计和主要芯片介绍3.1系统总体设计本设计主要由单片机、矩阵键盘、数码管显示以及开锁报警等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现,由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入所设定的密码,驱动芯片驱动数码管显示输入的数字,后经过单片33机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比,从而判断密码是否正确,然后控制开锁（黄灯3-1所示。图３-１系统结构框图各模块具体功能如下:１．键盘输入模块：分为密码输入的数字按键与几个功能按键，用于完成密码的输入功能。2.复位电路:完成系统的复位。3.密码存储模块:用于完成掉电存储功能,使密码断电后仍能保存。4.驱动电路:用于驱动数码管对键盘所输入的数字进行实时显示。5.显示模块:用于完成对系统状态的显示及操作提示功能。６．报警电路:应用发光二极管模拟报警,用于完成密码输入错误时候的指示。7.开锁电路：应用发光二极管模拟开锁,完成开锁及开锁提示。３．２主要芯片介绍3．2.１主控芯片AT89S５2AT８9Ｓ5２单片机是一个低功耗，高性能CＭOＳ8位单片机,片内含８KByｔesISP(In-ｓｙstemｐｒoｇｒaｍｍaｂle)的可反复擦写100０次的Ｆlａｓｈ只读程序存储器,器件采用ATMＥL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准ＭCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用位中央处理器和IＳPFｌaｓh存储单元,功能强大的微型计算机的AＴ８９S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S５2具有以下标准功能:8ｋ字节Fｌaｓh,25６字节ＲAＭ,3２位AT89S52晶振电路键盘输入模块复位电路密码存储模块驱动模块开锁报警模块显示模块33口线位定时器/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。另外，AＴ８9S52可降至0Ｈz静态逻辑操作,支持种软件可选择节电模式。空闲模式下,ＣPU停止工作，允许RＡM、定时器／计数器、串口博鱼·体育(中国)入口、中断继续工作。掉电保护方式下,ＲAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。AT８9Ｓ52的管脚分布如图3－2。图３-２AT8９Ｓ52芯片管脚其各引脚功能如下：PSEN(２9引脚):程序储存允许(PＳEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89S５2由外部程序存储器取指令(或数据）时,每个机器周期两次PSEＮ有效,即输出两个脉冲,在此期间,当访问外部数据存储器，将跳过两次PＳENEA／VＰP(３1引脚):外部访问允许，欲使CＰU仅访问外部程序存储器（地址为０0０0H-ＦFFFＨ),EA端必须保持低电平(接地）。需注意的是:如果加密位ＬB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EＡ端为高电平(接Ｖcc端),ＣPU则执行内部程序存储器的指令。ＦLAＳＨ存储器编程时，该引脚加上＋1２V编程允许电源Vｐp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。 33XTAL1(19 引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2（1８引脚):振荡器反相放大器的输出端。 ＡＬE/ＰＲOＧ(30 引脚):当访问外部程序存储器或数据存储器时,ＡLE（地 址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低８位字节。一般情况下,ALE 仍以时钟振 荡频率的１／6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ＡLＥ脉冲。对ＦLＡSH 存储 器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲（ＰROＧ)。 RST(９脚)：当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平,使得 单片机复位。 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 １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/地址的第八位博鱼体育。 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4 ＴTＬ门电流。P１口管脚写入1 后，被内部上拉为高，可用作输入，Ｐ1 部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。P1.０ T２(定时器/计数器T2 的外部计数输入）,时钟输出 P１.1 Ｔ2ＥX(定时器／计数器T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制) Ｐ１.５ MOＳＩ(在系统编程用)——下载线 MＩSＯ(在系统编程用)——下载线 ＳCＫ（在系统编程用)——下载线 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口作为AT89S5２的一些特殊功能管脚备选功能： Ｐ3.０ RＸD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口） 33P3．2 INT(外部中断０) Ｐ3.３ INT(外部中断1） P3．４ T０(记时器０外部输入) P３．5 T1(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) AT89Ｓ52 主要特性如表１所示。 AT89S5２主要特性兼容ＭＣＳ-５1 指令系统 ８k 可反复擦写(1０00 次）IＳＰ Flash ROM 32 个双向I/O 个16位可编程定时/计数器 时钟频率０－33MHz 全双工UART 串行中断口线bit 内部RＡM 个外部中断源低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 级加密位看门狗(WDＴ)电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的ＩSP 字节和分页编程 双数据寄存器指针 3.2.2 存储芯片AＴ２４C１02４ ＡT2４C１024是美国Atmｅｌ公司的低功耗CMOS型EPROM,内含２５６８ 位存储空间,具有工作电压宽(2.５~5.５Ｖ)、擦写次数多（大于10０0０次)、写 入速度快（小于10ms)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他 是采用了IC总线式进行数据读写的串行器件,占用很少的资源和Ｉ／Ｏ线,并且 支持在线编程,进行数据实时的存取十分方便。ＡＴ２４C10２４中带有的片内地 址寄存器。每写入或读出一个数据字节后,该地址寄存器自动加１,以实现对下一 个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间,一 次操作可写入多达8个字节的数据。IC总线是一种用于IC器件之间连接的二线制 总线。它通过SＤA(串行数据线)及SＣL(串行时钟线）两根线在连到总线上的器 件之间传送信息,并根据地址识别每个器件。AT24C1024正是运用了ＩＣ规程, 33使用主/从机双向通信,主机(通常为单片机）和从机（AT２４Ｃ1０2４）均可工 作于接收器和发送器状态。主机产生串行时钟信号(通过SCL引脚）并发出控制字, 控制总线的传送方向，并产生开始和停止的条件。无论是主机还是从机,接收到