博鱼(中国)官方网站-BOYU SPORTS单片机控制的智能门锁设计docx摘要：在智能家居飞速发展的大背景下，门锁行业的发展速度突飞猛进，智能门锁被广泛应用于人们日常生活中。本设计主要研究的是如何设计智能门锁，本系统由单片机控制由矩阵键盘、存储电路、显示电路、报警电路、复位电路、时钟电路几部分组成。能够通过密码输入、智能控制，实现控制机械开关的闭合完成开锁、闭锁这一工作过程。设计是基于AT89C51单片机为控制核心的智能门锁的设计方案，单片机主要采用AT89C51单片机，然后，设计配合相应的电路和软件程序，从而实现密码的输入和修改、信息的显示、键盘的锁定、系统报警，以及门锁开锁和闭锁等功能。在设计中，密码的修改是利用存储串行存储器AT24C02来完成，从而识别密码是否正确，完成开锁、闭锁或报警等功能。

　　在现代社会中，人们家里都会用锁来保密、防盗。在古代，传统的钥匙是非常繁琐的，而且我们想要去开锁，是非常麻烦的，使用也是非常不便捷的，如果钥匙丢失，被他人捡到，也会造成很多的麻烦。在经过不断的改进和创新，我们现在使用的锁是一种更加智能、更安全、更便捷的智能门锁。智能门锁不仅可以防盗、保护物品，而且当我们物品被他人盗取时，还可以进行报警，来提示我们，还可以留下一些线索和证据。这一功能是对传统的门锁进行了改进和创新，提高了性能和安全程度。随着现代电子技术的发展，微处理器应用更加广泛，微处理器和门锁相结合，就形成了多功能的智能门锁，包含了智能化、专家系统、传感等功能，从而使现代门锁更加安全、便捷。

　　随着人们对智能舒适家居的需求增长，以及现代科学技术的发展，产品的不断的变更，智能家居在人们的生活中慢慢普及。在智能家居飞速发展的大背景下，智能门锁行业的发展速度突飞猛进。主要是利用单片机作为核心，通过密码输入、以及智能控制，实现控制机械开关，完成开锁、闭锁这一工作过程，其性能和安全性已大大超过了传统的机械锁。其性能和安全性已经领先于各类门锁，其优点如下：

　　电子密码锁是一种由主控芯片单片机AT89C51结合外围电路，通过用户对键盘的密码输入、智能控制，从而控制门锁的开锁与闭锁的一种电子产品，电子密码锁的特点如下：

　　1、硬件设计以单片机为核心控制元件，辅以适当的外围电路（按键、显示器、继电器等）。可采用矩阵键盘构成数字键和功能键，完成8位数字密码设置、输入校验密码、设置新密码等；利用LED数码管显示密码输入的相关信息，用继电器模拟电子门锁的开闭反应，并能指示门锁的开闭状态。

　　2、系统软件采用模块化设计，主要完成芯片及参数的初始化、按键识别、密码验证、数码管显示等功能，多位数码管采用动态扫描输出显示。

　　本系统由单片机控制由矩阵键盘、存储电路、显示电路、报警电路、复位电路、时钟电路几部分组成。能够通过密码输入、智能控制，实现控制机械开关的闭合完成开锁、闭锁这一工作过程。其结构方框图如图2-1所示。

　　片内振荡器的反相放大器的输入和输出端分别为XTALl、XTAL2，如图3-1所示。时钟振荡器是由石英晶体，或者是陶瓷振荡器组成，如果需要从外部输入时钟驱动AT89C51，时钟信号从XTAL1输入，XTAL2应悬空。由于输入到内部电路是经过一个2分频触发器，所以输入的外部，所以输入的外部时钟信号无需特殊要求，但它必须符合电平的最大和最小值及时序规范。电路里采用的是12MHz的晶振，则周期为：T=1/(12*10^6)Hz1/12=1us有关电路如下图：

　　复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号直至系统电源稳定后撤销复位信号为可靠起见电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位，有效的防止系统有时会出现一些不可预料的现象，如无规律可循的“死机”、“程序走飞”等。

　　密码锁的密码可修改，并且掉电后不消失，所以需要外接非易失性存储器，在本次设计中采用AT24C02。

　　AT24C02与外部通讯采用I2C总线C(Inter－IntegratedCircuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微及其外围设备。I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。

　　AT24C02写操作分为字节写和页面写两种操作，读操作分为当前地址读、随机读和顺序读等三种操作，每种读写操作都有规定的时序。本系统采用字节写和随机读两种操作方式，具体时序由软件模拟。

　　矩阵式键盘适用与按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。一个4×4的行、列结构可以构成一个有16个按键的键盘。如上图所示，这是本课题所设计的矩阵键盘电路。很明显，在按键数量较多的场合，矩阵键盘与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O口。

　　在键盘的设计时，我一开始选用的是大的按键，但是考虑到PCB板的大小，我后来选用的是小的按键，可以节省覆铜板博鱼官网，按键的八个接口分别接P1的八位，在按键前，我先给P1口置F7H，当第一行上有键按下的时候，相对列位输出低电平，反之无键按下为高电平。相同方法扫描各列，反复循环，直到有键按下。

　　本电路是由两个电阻，一个NPN三极管和一个蜂鸣器组成。STC89C51的P1.1端接三极管Q1基极的输入端。如果用户连续三次输入的密码均是错时，CPU发出信号将P1.1置高电平，就会使三极管的基极为高电平，三极管Q1放大导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫；当P1.1输出低电平时，三极管Q1截止，则蜂鸣器停止发音。

　　如图2-8所示，是由一个四位数码管和一个二位数码管组成。显示电路我选用共阴极数码管，显示主要包含了两部分：段选和位选。在设计时用7448来译码，用74LS138提供位选，这样可以节省单片机端口。

　　段码的信号和位选的信号都由P0口提供，P0口的前四位接7448的A、B、C、D四位，由他把单片机输出的十进制转换成数码管能显示的字型码。P0口的后面三位接3-8译码器的A，B，C，通过译码器输出的数据可以作为数码管的位选，使数码管一个一个的点亮，从而达到动态显示的要求。

　　首先，门锁要处于正常状态，用户先按下开锁按钮博鱼官网，接着用户输入密码，在整个系统运行中，按键功能的子程序，在按键之中，有与CLR（清除）、EN（确认）、F1（管理模式切换键）、F2（设置/修改）、F3（关闭/开启）、F4（开锁）按键，它们与程序相对应，并且按顺序与输入的数字相比较，当用户输入的结果和解锁密码一样时，即输入正确时，解锁成功。反之，用户输入的结果和解锁密码不一样时，即输入错误时，用户首先需要进行清零，输入两次正确的，可以进行重新设置，最后确认程序，然后按确定键开锁，完毕后按关锁键关锁。用户输入密码仅限三次，如果三次全部输错，需修改密码和用户号，而且必须是在开锁的状态下。方法是：用户先按修改密码或修改用户键，输入内容，按下确定键确定修改，然后可以关锁。如果用户需要重新设置密码时，用户首先要忘记密码，只有这样，才可以按管理员键，然后在输入管理员密码，系统成功完成开锁后，用户可进行密码修改操作。最终修改成功，设置新密码成功。主程序设计流程图如图4-1所示。

　　如图4-2为密码设置子程序，程序流程开始时，用户首先按下F2键，启动定时，然后输入原密码，若用户输入的结果和解锁密码不一样，即定义错误，且输入错误达到三次，则系统立刻报警并且锁定键盘。若用户输入正确，用户可以改密码，需要两次确认。若用户两次输入一样，则密码更改成功。程序流程开始时，系统必须要进行初始化，用户需要按下F4键后，启动定时，然后用户再输入密码，判断密码是否正确，如果用户输入的密码，和程序的解锁密码一样，则输入密码正确，并且开锁成功。如果用户输入次数达到了三次，并且全部和解锁密码不一样，即错误，系统的报警程序将立即被启动。有时用户可能粗心，大意，用户三次输入结果，和密码都不对，系统定义为错误时，键盘将立即被系统锁定，这时候用户就需要启动管理模式，必须使用管理员的密码来开门，才可以解开门锁。然后液晶初始化、命令的输入、显示数据的输入。当光标闪烁的时候,就代表液晶处于工作状态，我们也可以清除原来数据以及数据显示的具体位置。本程序主要目的是将要显示的信息，逐一显现出来。

　　如图4-3为开锁子程序，程序流程开始时，系统必须要进行初始化，用户需要按下F4键后，启动定时，然后用户再输入密码，判断密码是否正确，如果用户输入的密码，和程序的解锁密码一样，则输入密码正确，并且开锁成功。如果用户输入次数达到了三次，并且全部和解锁密码不一样，即错误，系统的报警程序将立即被启动。有时用户可能粗心，大意，用户三次输入结果，和密码都不对博鱼官网，系统定义为错误时，键盘将立即被系统锁定，这时候用户就需要启动管理模式，必须使用管理员的密码来开门，才可以解开门锁。

　　数个月的毕业设计课程马上就结東了，在做本次设计的这段时间内，我把在学校学习的知识又重新复习了一遍，深刻反省到自己掌握的还远远不够，才知道自己要学的还有很多，正所谓学海无涯，只有不断的学习，坚持不懈的努力，我们才可以学习到更多的东西。通过本次毕业设计，我学习到了我们在上课中学习不到的知识，丰富了自己的知识储量。

　　本论文设计以AT89C51单片机为核心控制的智能门锁设计，硬件设计主以单片机为核心来控制各元件，辅以适当的外围电路，如：键盘，继电器等。主要采用矩阵键盘构成数字键和功能键，来完成8位数字密码设置、输入校验密码、设置新密码等等；我们利用LED数码管来显示密码输入的相关信息，用继电器模拟智能门锁的开闭反应，并能指示门锁的开闭状态。系统软件主要采用模块化设计的设计原理，主要完成对芯片的数据初始化、按键识别、密码验证、数码管的显示等功能，以及数码管采用动态扫描输出显示。

　　智能门锁设计是单片机控制的密码锁，应用非常广泛。可以加入传感器、指纹识别，以及人脸识别，会使密码应用到更多的领域。

　　毕业设计的一段时间，自己在老师和同学的帮助下，最终完成本次毕业设计。在本次毕业设计中，我遇到许多困难，可以看出我在专业知识学习上还是有很多问题。在本次毕业设计中，我遇到很多不懂的知识和困难，在尹老师和同学们的帮助下，才使得我的毕业设计可以结束。在此我向他们表示最诚挚的感谢。

　　为期三年的大学生活即将结束，我们也即将踏入社会中，开始自己新的旅程。自己在做毕业设计的过程中，我遇到了很多的困难，我也深刻的感到自己的知识储备不够，而且在学校所学到的书本上的知识，自己还没有完全掌握，由于自己没有及时的总结和归纳学习，对知识的掌握程度还远远不够。除此之外，自己所学的知识还尚浅，没有深入挖掘知识内容，停留在表面是远远不够的。虽然自己将要告别大学生活，但自己要在以后的工作中还要更加努力的学习，做到“学海无涯”。我相信大学三年的大学学习、生活，将成为我人生中的一笔宝贵的财富。

　　在整个毕业设计中，也用到了以前所学的知识，尤其是单片机课程。这些老师教给了我遇到问题如何去分析问题、解决问题，使我受益匪浅。我在做论文的过程中得到了各任课老师的指导与教海，特别是尹老师对我的认真不倦的辅导，才使我顺利的完成了论文。感谢尹老师诲人不倦的教学态度。同时在写论文的过程中参考了大量的参考文献，在此向作者表示诚挚的谢意。

　　2周丽娜.PROTEL99SE电路设计技术,基础、案例篇［M］.北京:中国铁道出版社,2009

　　5刘坤,赵洪波,张宪栋.51单片机C语言应用开发技术大全（第2版）.北京:人民邮电出版社,2012.3

　　6彭伟.单片机C语言程序设计实训100例基于8051+Proteus仿线版）.北京:电子工业出版社,2012.10

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