智能门锁控制系统设计pdf目录 第 1章 引 言 1 1.1设计概述 1 1.2设计目标与意义 1 1.3电子密码锁的发展趋势 2 1.4密码锁的简介 2 第 2章 方案论证与选型 3 2.1 设计任务分析 3 2.2 方案论证与选择 3 2.3 方案确定 3 第三章 硬件电路的设计 5 3.1 原理分析 5 3.2 系统原理电路总体框图 5 3.3 按键输入子电路 6 3.4 指示灯显示部分 6 3.5 继电器控制马达开锁部分 7 3.6 报警部分 7 3.7 原理图 8 PCB布局布线.3 程序说明 10 1.4 小结 16 第 5章 产品调试 17 1.6调试的设备 17 1.7调试步骤 17 1.8故障分析 17 第 6章 心得体会 19 致谢 20 参考文献 21 附 录 22 附件一：总原理图: 22 附件二： 23 元件清单 23 摘 要 本设计采用AT89C51单片机为核心进行设计，结合外围数字键盘输入，指 示灯以及开锁等电路，运用C语言编写控制芯片的控制程序设计而成。加入语 音播报系统方便输入密码，设置一个比较简单的密码锁。为密码所深入的发展与 研究奠定良好的基础。设计简单，成本低，安全实用等特点。符合住宅办公室用 锁要求，具有其推广与运用的价值智能门锁系统 关键字:密码锁;单片机;C语言；智能系统 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 第1章 引 言 1.1设计概述 该智能门锁是一种实用型机电一体化设计，该设计采用单片机密码识别及信 号输出控制，提高了整体电路的稳定性和可靠性，并且简化了硬件电路的设计。 该电路主要由两大部分组成，其一是是硬件工作电路，主要由输入键盘、LED、 小马达、电磁继电器、蜂鸣器等组成的电子锁，电子锁主要就是生活中所用到的 机械装置，在本次设计中传统的机械锁用LED的显示和电动机转动来替代。当 LED红灯亮表示开锁失败，只有当LED蓝灯亮，同时电动机转动则表示开锁。 其二是软件控制部分，由AT89C2051芯片的程序来控制电路的工作过程博鱼网页版官网登录-入口，当芯 片检测到外部键盘输入的密码和单片机设计的密码不相同时，则不能开锁。而与 单片机设计的密码相同则发送开锁信号，实现开锁功能。 1.2设计目标与意义 1、设计目标 本设计的目标是利用可编程控制系统来方便人们的生活。在新世纪的生活中 智能门锁系统依然成为主流普遍的运用于办公楼宿舍楼，在自动化的设计上方便 了人们的出行也为用户保障了一定但安全性。 2、设计意义 1通过设计使学生综合运用有关课程知识，巩固，深化，扩展有关电气，电 子与机械设计方面的知识，树立正确的设计思想。以及对专业知识的认识与探索 增加了我们的设计知识面丰富了生活经历。 2培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握简单器件，设备的 一般设计方法和步骤。使我们对于单片机以及智能门锁有了新的了解与专业知识 掌握，对于单片机的操作有了进一步的了解。 3提高学生的有关设计能力，如计算能力，绘图能力等，使学生熟悉设计资 料的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。提高了我们对于相关知识的进 一步了解与研究对于开发与研究有了新的认知与设计能力丰富了自身阅历进一 步成长。 4是学习深化、拓宽、综合运用所学知识的重要过程。对于专业知识的深化 了解，专业技能的拓展运用，单片机系统设计综合的联想运用。是一个丰富我们 知识的好机会。 5是实现学生从学校学习到岗位工作的过渡环节。增加了我们自身的动手拓 2 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 展能力，丰富了阅历与了解到了一些专业的认识与探索的阅历。 6是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。让我们在实践中有 了新的方向感与探索精神，对于研究开发有了实践性的了解 1.3电子密码锁的发展趋势 在新世纪的发展趋势上城市人口变得较为密集，住宅楼，办公楼，出租楼的 人流量随之增多，常规门锁以及不能满足人们的生活要求所以智能门锁系统的发 明出现实必然的而且是世代更替的必然产物。 1.智能门锁系统为人们的出行提供了便捷只需要密码或者某种特定的指令 即可开锁为人们提供了方便的进入条件。 2.智能门锁系统的设计为人们提供了一定的安全保障性，需要密码与指令 才能成功的激活与启动智能门锁系统。 1.4密码锁的简介 该智能门锁是一种实用型机电一体化设计，这个密码锁采用单片机密码识别 及信号输出控制，提高了整个系统的稳定性与可靠性。这次设计采用了； AT89C51芯片，继电器，扬声器，门锁等元件组合而成。由输入正确密码开锁， 以及输入三次错误密码报警形成整个系统的两种结果。 3 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 第 2章 方案论证与选型 2.1 设计任务分析 本课题设计的是智能门锁控制系统的设计，为了完成设计要求，我们需要采 用AT89C51单片机来实行方案的设计。使用汇编语言编写出完整的系统程序使 其能按照正确的指令执行指令，在键盘上输入密码时，输入正确密码时继电器工 作打开门锁，密码输入错误三次时AT89C51发出指令扬声器发声。 2.2 方案论证与选择 经过对设计任务的分析，我们有两套方案可以完成设计要求； 方案一：数字电路控制 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 准确性和灵活性差。故不采用。 方案二：单片机控制 采用以单片机为核心的控制方案，由于单片机种类繁多，各种型号都有其一 定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。 一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O 口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗 干扰性、保密性，除了以上的一些还有一些最基本的,比如：中断源的数量和优 先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器博鱼体育、有无 上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编程器、开发成本、 开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素 。基于以上因素本设计选用单片 机AT89C51作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O 端口，及其控制的准确性，实现基本的密码控制功能。在单片机的外围电路外接 输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接LED灯作为指示灯用于显示 作用。当用户需要开锁时，先按键盘的数字键0－9输入密码。密码输完后按下 确认键，如果密码输入正确LED蓝灯亮则开锁，若密码不正确LED红灯点亮， 当三次密码错误则蜂鸣器会发出报警。 4 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 2.3 方案确定 在两个方案的对比下我们可以看出方案二的控制灵活，准确性好，且保密性 强还具有扩展功能，根据现实生活的需要此次设计采用此方案。在生活中的智能 门锁系统需要快捷的能准确的启用。需要第二种方案的灵活控制性，与准确性博鱼(中国)官方网站-BOYU SPORTS。 对于办公楼，居民房等私密地点需要小保守的安全性。所以第二种相对而言比较 完善，适合我们的研究。 5 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 第三章 硬件电路的设计 3.1 原理分析 本设计主要由单片机、独立键盘、LED显示和继电器驱动等部分组成。其中 独立键盘用于输入数字密码实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码， 后经过单片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，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路。 本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分博鱼·体育(中国)入口。其中硬件部分由最小 单片 机系统、键盘输入部分、LED显示部分、继电器控制马达部 分组成。 3.2 系统原理电路总体框图 编程设置程序，设置密码正确指令与错误指令，密码输入正确继电器控制开 锁，密码输入错误三次将会启动报警系统。该系统组成框图由以下几个部分组成： 1.键盘输入，由0-9位数字以及指令键组成，用以输入密码。2.控制芯片；由 AT89C51芯片控制，处理按键输入控制显示灯显示及继电器的通断。3。报警部 分；当按键输入错误三次将会报警。 指示灯显示 控制芯片 AT89C51 继电器控制开 键盘输入 锁部分 报警部分 图3-1系统原理框图 6 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 3.3 按键输入子电路 由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用矩阵式键盘。采用的是独立 按键式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉 点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与矩阵式按键键盘相比，要节省很多I/O 口。键盘的每个按键功能在程序设计中设置。其大体功能看键盘按键上的标记及 与单片机引脚接法。如下图所示； 图3-2 独立键盘与AT89C51单片机的接法 3.4 指示灯显示部分 为了提高密码锁的密码显示效果能力博鱼·体育(中国)入口，当密码输入完成时，如果输入的密码 正确，LED蓝灯迅速点亮同时继电器带动马达转动表示密码锁开启成功。具体连 接见图3-3所示 图3-3指示灯的接法 7 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 3.5 继电器控制马达开锁部分 开锁控制电路的功能是当输入正确的密码后将锁打开。系统使用单片机其 中一引脚线口为低电平时，三极管处饱和导通状态，由继电 器驱动电磁阀动作将锁打开。当输入密码正确时继电器吸合以后带动马达转动， 完成本次开锁。开锁以后，单片机自动清除掉由用户输入的这个密码。当密码输 入错误时，输出P1.0口为高电平，三极管出去截至状态，继电器不能吸合，开 锁不成功。 图3-4 继电器控制马达开锁部分 3.6 报警部分 当第一次输入错误时LED显示红灯迅速点亮，累计达到三次密码输入错误， 喇叭会报警。当密码输入错误三次K2吸合报警系统启动。在该电路当中三极管 NPN起到一个开关的作用，当给三极管输入高电平时三极管处于饱和导通状态。 使得继电器吸合驱动扬声器发声。当三极管输入低电平时三极管处于截止状态， 继电器不工作。在该电路中二极管D1起到泄流的作用，防止电路被损坏。 图3-5报警部分 8 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 3.7 原理图 3-6系统硬件设计总原理图 PCB布局布线系统硬件设计PCB图 一.PCB布局规则 板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充 贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。重要信号线不准从插 座脚间穿过 有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。  二.PCB走线、画定布线mm的区域内，以及安装孔周围1mm内， 2、电源线mil；信号线mil；cpu入 出线mil）；线 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 第四章 程序设计 1.5程序总体设计 为了实现系统功能，程序总体设计如5-1图所示，程序采用了模块化的设计 方法，整个系统由五个部分组成。打开汇编语言准备进行程序编写任务，首先初 始化汇编语言以防和上次编写的程序结合在一起。首先进行键盘的按键输入指令 进行程序编写博鱼网页版官网登录-入口，然后对于正确密码进行编写以及错误密码后的发展路径进行编 写。如图1-1所示为主程序流程图 图4-1 系统软件设计框图 1.3 程序说明 程序设计代码 主程序：定义所有元器件，程序初始化。 #includereg51.h #defineuintunsignedint 10 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 #defineucharunsignedchar voidbutton(); voidabl1(); voidbbl1(); voidcbl1(); voiddbl1(); voidebl1(); voidfbl1(); uints,count; chari,hh,yy; bitcc; sbitkey1=P2^0; sbitkey2=P2^1; sbitkey3=P2^2; sbitkey4=P2^3; sbitkey5=P2^4; sbitkey6=P2^5; sbitkey7=P2^6; sbitkey8=P2^7; sbitkey9=P3^0; sbitkey0=P3^2; sbitkey13=P3^3; sbitrelay=P1^0; sbitbuzzer=P1^3; sbitred=P1^1; sbitgreen=P1^7; ucharpin[7]; 11 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 ucharsetpin[7]; 延时程序子程序 voiddelay(uintz) { uintx,y; for(x=z;x0;x--) for(y=110;y0;y--); } 主函数。程序入口程序从该位置开始执行 voidmain() { i=-1; EA=1; ET1=1; TMOD=0x10; TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; TR1=0; pin[0]=1; pin[1]=2; pin[2]=3; pin[3]=4; pin[4]=5; pin[5]=6; relay=1; cc=0; yy=1; 12 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 按键输入子程序 while(1) { button(); if(key1==0) { delay(1); while(!key1); i++; setpin[i]=1; } if(key2==0) { delay(1); while(!key2); i++; setpin[i]=2; } if(key3==0) { delay(1); while(!key3); i++; setpin[i]=3; } if(key4==0) { delay(1); while(!key4); i++; 13 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 setpin[i]=4; } if(key5==0) { delay(1); while(!key5); i++; setpin[i]=5; } if(key6==0) { delay(1); while(!key6); i++; setpin[i]=6; } if(cc==1) { if(setpin[0]==pin[0]&setpin[1]==pin[1]&setpin[2]==pin[2] &setpin[3]==pin[3]&setpin[4]==pin[4] &setpin[5]==pin[5]&i==5) { TR1=1; green=0; relay=0; i=0; yy=0; } 状态显示子程序：当输入密码正确时，LED蓝灯亮，同时继电器闭合，马达 14 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 转动。当输入累计三次错误密码继电器闭合，扬声器报警。 if(yy==1) { red=0; green=1; hh++; buzzer=1; } if(hh==3) { red=0; buzzer=0; } cc=0; } if(s==5) { TR1=0; relay=1; green=1; } } } voidbutton() { if(key13==0) { delay(1); 15 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 while(!key13); cc=1; } } voidtim1()interrupt3 { TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; count++; if(count==20) { s++; count=0; } } 1.4 小结 以上为毕业期间所设计的电子密码控制系统，它经过多次修改和整理，可以 满足设计的基本要求。它采用AT89C51单片机、继电器、小马达、LED、按键等 设计单片机密码锁。0-9六位数字作为密码博鱼·体育(中国)入口，当输入密码正确完成开锁，LED蓝 灯亮，当输入密码错误时，LED红灯亮，累计达到三次输入错误喇叭会报警。但 因为我的水平有限，此设计也存在一定的不足。由于使用的是单片机作为核心的 控制元件，配合器件，使本密码控制系统具有功能强、性能可靠、电路简单、 成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。 16 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 第 5章 产品调试 1.6调试的设备 名称 型号 数量 数字示波器 一台 电脑 联想 一台 直流稳压电源 一台 数字万用表 一块 1.7 调试步骤 本系统通过AT89C51控制，以键盘输入密码来达到智能门锁的开关与报警。 当密码输入正确时由AT89C51发送指令继电器发动打开门锁。当密码输入错误 三次时由AT89C51发送指令启动报警系统，扬声器发声报警。整个系统调试如 下所示。 1.制作好实物并检测是否能正常运行。 2.拟定编写程序生成密码锁密码输入正确与错误的路线.接入下载程序试用门锁系统是否完善。 4.排除故障完善门锁系统制成成。 5.使用万用表检测电路是否接通。 1.8故障分析 在按键输入时密码，无密码输入与接收达不到单片机接收输入密码无法正常 运行。当输入正确密码时门锁没有打开且继电器没有工作，密码输入错误三次时 报警系统没有正常工作扬声器没有发声。 1.采用万用表检测到键盘输入端没电路通过，在更换电线.在输入正确密码后门锁没有正常打开继电器在运行状态，这时我们检查 了汇编语言系统发现编程指令输入错误，在更改后输入正确密码后门锁打开能正 常运行。 3.密码输入错误三次时报警系统没有运行扬声器没有发声，检测三极管接 触不良且喇叭不能正常运行，之后我们检查喇叭发现喇叭以损坏不能正常运行， 在更换三极管与喇叭后密码输入错误三次报警系统正常运行扬声器发声。 17 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 第 6章 心得体会 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设 计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的 单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅 是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业 设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是 觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我 才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习， 努力提高自己知识和综合素质。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有 什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这 里非常感谢帮助我的同学。 我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较 多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。 此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会 了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是 真的学会了。 在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过 程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式， 使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我 懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心， 相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力， 使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的 也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富， 使我终身受益。 18 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 致谢 我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处。但是这次做论文的经历使我 终身受益。我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学 习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的潜力，没有自己的研究，就 不会有所突破，那也就不叫论文了。期望这次的经历能让我在以后学习中激励我 继续进步。 最后要感谢在整个论文写作过程中帮忙过我的每一位人。首先也是最主要感 谢的是我的指导老师李志良老师在整个过程中他给了我很大的帮忙，在论文题目 制定时，他肯定了我的题目大方向。再要感谢王红梅老师与卓玉萍老师对我毕业 设计的指导与检查。同时感谢我父亲对我的学业的关心。同组同学的帮助与探讨。 不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认 真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了 他们的悉心帮忙和支持，才使我的毕业设计工作顺利完成，在此再一次感谢我的 指导老师，专业老师与同组伙伴博鱼网页版官网登录-入口。 19 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 参考文献 [1].孙有才.MCS-51系列单片机微型计算器及其应用(第四版)[M]南京，东南大学 出版社、2004.6 [2].刘守兵动态密码电子锁的 设计{J}.微型机与应用，2012.31 [3].张大明.单片微机控制应用技术、北京；机械工业出版社。2006.4 [4].张大明.单片微机控制应用技术.北京：机械工业出版社.2006.4. [5].张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社.2006.11. 20 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 附 录 附件一：总原理图: 21 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 附件二： 元件清单 标称值 序号 名称 代号 数量 封装 （型号） R1—R8 1 电阻 9 200Ω AXIAL0.3 R17 2 继电器 k 1 5v 3 键盘 1 4 喇叭 Ls1 1 5 三极管 G 多个 6 显示器 1 7 二极管 多个 8 单片机 1 9 开关 1 10 蜂鸣器 1 11 电容 1 12 金振 1 22 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书 附件三：实物图 23

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