基于51单片机电子密码锁设计.docx
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1、基于51单片机电子密码锁设计 基于51单片机的电子密码锁设计 Design of electronic code lock based on 51 single chip microcomputer 内容摘要 近年来,在我国社会经济不断进步和迅猛发展的背景下,人们的生活水平越来越高,更多的人起先享受高质量的生活。就拿我们家家离不开的锁具来说,从我国古代历史上就有了各种锁的记载和运用,发展到今日人们追求的不单单只是用来锁门的一个工具。人们对于锁的追求体现在一种心理的平安感和运用过程中的先进技术体验上。 本课题为电子密码锁设计。该设计采纳STC89C51限制器来进行关键部分的运作,主要包括主控部分
2、、显示部分、报警部分、电磁锁限制、红外遥控接收以及电源。报警选择蜂鸣器。显示电方案选取LCD1602显示相关信息。用户可以通过键盘或者红外遥控输入密码数据,系统推断密码数据是否正确,来完成电子密码锁的开和关,键盘具有更改密码的作用。采纳C语言进行软件设计,其开发上手简单,通过单片机的专用Keil设计工具来实现程序文件的执行,系统软件设计完成后,利用Proteus来完成对系统的验证,胜利功能验证。并改善设计,完成系统设计要求。关键词: STC89C51 密码锁 红外遥控 Abstract With the rapid development of Chinas economy and the g
3、radual improvement of national living standards, people have a higher standard of pursuit in all aspects of daily life. Take the locks that our family cant live without as an example. From ancient Chinese history, there have been records and uses of various locks. Today, people are pursuing more tha
4、n just a tool to lock doors. Peoples pursuit of locks is embodied in a sense of psychological security and advanced technological experience in the use process. The subject is radio electronic code lock. The project chooses STC89C51 controller to complete the core work, including main control part,
5、display part, alarm part, electromagnetic lock control, infrared remote control receiving and power supply. Alarm selection buzzer. LCD1602 is selected to display the relevant information. Users can input password data by keyboard or infrared remote control, the system can judge whether the password
6、 data is correct, control the opening and closing of the electromagnetic lock module, and the keyboard can modify the password. The software is designed by C. It is simple to develop by C. The special Keil design tool of MCU is used to complete the execution of program files. After the system softwa
7、re design is completed, the system is simulated by Proteus, and the function is verified successfully. To optimize the design and complete the system design requirements. Keywords: STC89C51; password lock; infrared remote control; wireless 书目 内容摘要 I Abstract II 第一章 绪论 1 1.1探讨的目的与意义 1 1.2国内外探讨现状 1 1.
8、3课题探讨内容 2 其次章 系统方案设计 3 2.1系统整体架构设计 3 2.2主限制器方案 3 2.3显示方案设计 4 2.4无线方案设计 5 第三章 系统电路设计 6 3.1单片机限制模块电路设计 6 3.2键盘扫描模块电路设计 7 3.3密码存储电路 8 3.4液晶显示电路 8 3.5报警电路 9 3.6锁限制电路设计 10 3.7红外遥控接收电路 10 3.8系统电路 10 第四章 系统软件设计 12 4.1整体流程 12 4.2液晶显示 13 4.3按键识别 14 4.4密码设置子程序 15 4.5红外遥控解码原理 16 第五章 系统测试仿真 18 5.1 系统仿真 18 5.1.1
9、仿真界面说明 18 5.1.2密码输入仿真 18 5.1.3开锁限制仿真 19 5.2实物测试 20 5.2.1实物上电测试 20 5.2.2实物密码输入上电测试 20 5.2.3实物开锁上电测试 21 5.2.4实物密码输入错误上电测试 21 5.2.5 实物密码修改上电测试 22 结论 23 参 考 文 献 24 致谢 25 第一章 绪论 1.1探讨的目的与意义 近年来,在我国社会经济不断进步和迅猛发展的背景下,人们的生活水平越来越高,更多的人起先享受高质量的生活。就拿我们家家离不开的锁具来说,从我国古代历史上就有了各种锁的记载和运用,发展到今日人们追求的不单单只是用来锁门的一个工具。人们
10、对于锁的追求体现在一种心理的平安感和运用过程中的先进技术体验上。所以智能电子锁的发展趋势特殊明显,而且在市场上的受众程度也特别高。这种智能锁依据现代人的生活习惯和生活趋势量身设计,可以通过手机,指纹来限制锁的开关,很便利快捷,而且平安系数相对之前的机械锁高许多。智能锁的独创和运用很大程度上削减了我们随身携带钥匙和简单丢钥匙的问题,给我们的生活带来更多的平安和便捷,是现代社会发展中必要的产物。 1.2国内外探讨现状 众所周知,我国是农业大国,近些年,我国的科技发展有了明显的进步,但是电子密码技术还是远远赶不上西方发达国家的步伐。他们科技发展较早,现在的密码锁类型很全面,也是站在技术最前沿,并且在
11、每个领域都能看到其充分运用。但是我国的这项技术发展却很缓慢,跟七十年头的全球水平差不多。但是到了1980年之后,这项技术起先快速发展,主要是因为各类电子集成电路尤其是单片机的问世,带来了有利的发展。电子锁是原先那种沉重机械锁的更新与升级,较之主要的特点就是体积小、平安性更强。由于现在电子锁的售价相对很高,须要供应电源,这在肯定程度上限制了它的运用。特殊是在中国,各种条件的限制使得电子密码锁暂难推广。 当然电子密码锁也没有那么完备,可是它更高的牢靠性,便捷灵敏的操作,还能智能报警这些特点是很大的进步与升级,是原先机械锁做不到的,随着信息时代的到来,科学技术运用越来越广泛,各类电子产品也越来越普及
12、,因此价格也有所下降,电子锁技术也有了更多的提升,功能更加强大,价格有所下降,越来越亲民。 1.3课题探讨内容 本课题探讨的内容是无线电子密码锁,项目选取STC89C51单片机为主限制器,来帮助完成无线电子锁的设计,设计采纳红外遥控,可以进行远距离密码输入,假如密码正确则限制开锁,将各个功能有机的联系在一起,制定初始系统的全面设计方法以及结构设计的实现。确定各个功能的详细方案,明确全部设计细微环节、器件选型。根据确定的的器件类型来进行初始系统各部位电路图的设计,将各个功能的电路图连接在一起,绘制出系统整体电路图。根据连接关系设计软件,软件设计通过C语言进行编程,完成各个功能代码开发,进行模块化
13、设计,最终组合在一起,并且根据逻辑流程设计初软件设计流程图。最终对系统进行调试,对代码的逻辑结构进行验证,是否可以实现功能,对设计缺陷进行优化,直到实现系统功能。 其次章 系统方案设计 2.1系统整体架构设计 无线电子密码锁主要包括显示限制、键盘输入、主限制器、报警限制以及存储模块。在简易密码锁系统硬件设计中,选择单片机作为系统的核心限制原件,详细设计内容包含选取的超声波方案、单片机以及传感器的种类及型号,与此同时,我们还要依据各个部位零件设计显示模块;当我们设计系统软件的时候,最核心的内容为系统程序的设计,程序运算结果可由显示模块加以呈现。用户可以通过键盘或者红外遥控输入密码数据,系统推断密
14、码数据是否正确,并进行开关锁的操作,密码假如输入有误,可以通过键盘重新更改输入正确的密码。系统结构框图如图2-1所示。 图2-1 系统整体框图 2.2主限制器方案 方案一:以STC89C51单片机为例。这里我们针对51系列的单片机来探讨探讨其功能,总体来讲,性价比还是很高的,它的平安系数很高,价格也不昂贵,功耗低,加密性强,并且对于STC系列的单片机来说,其能够进行在线的工作处理,更加便利。选用单片机STC89C51作为系统核心模块。51系列的单片机不论从性能还是价格等方面都有着很大的优势,运行稳定,性价比高,价格相对便宜,且功耗低,加密性强,此外在系统核心模块的选择上采纳STC系列能够有效提
15、高系统的工作效率,能够在工作状态下进行在线运行,让系统工作更加便捷。 方案二:以MSP430系列的单片机为例进行探讨分析。它的主要优点是片内存储的资源很广泛,运行速度比较快。而主要缺点是运作电压不是常见的+5V的,我们要另外添加+5V的转换电路;过压或者过流时都会击穿I/O口;另外内部没有EEPROM,不能实现数据的存储。设计中的查表算法特别有用。在这样的处理器进行代码设计,可以完成更加规范,完好的程序。此处理器最大的特点就是低功耗模式,此模式下运行能耗特别低,可以再许多有低能耗要求的场合进行运用。此低功耗模式,可以通过编程进行限制,敏捷应用,特别便利。缺点:工作电压不是+5V的,须要额外增加
16、+5V转换电路;过压或者过流时都会击穿I/O口;另外内部没有EEPROM,不能实现数据的存储。方案三:选择STM32F103RBT6处理器,并用型号ARM, 32位的M3核的CPU与之匹配,这种处理器运算相当快、选购成本低、功耗低的32位处理器。目前此处理器在大量的电子商品上进行运用,比如电子农业领域、电动汽车领域、共享行业等领域,这些领域都有运用此产品的例子。它的计算速度可以达到72MHz,有这么快的运转速度,是由于内部设备都可以进行高速操作,STM32最大的特点就是输入输出接口数量多。此款处理器还搭配了两个模数转换器,转换精度达到12个数据位,检测精度很高,可以处理18路模拟数据,处理器的
17、模数转换的许多参数都可以进行代码限制、可编程操作,例如模数转换频率,多通道的扫描方式。方案选择:由于设计须要低成本,器件运用效率也要达到最高,方案二还须要进行电源再转换,设计电路困难,明显成本要高,方案一就可以满意整个系统设计要求,设计费用远小与另外两个方案,所以选择方案一。而方案三的利用率不能更好的提现,所以方案三也解除。 2.3显示方案设计 方案一:LCD1602。该模块显示的内容多种多样,并且特别简洁明白,价格合理,特别适合在本设计当中运用。尽管这款显示器在线路接口上显得有些困难,接口太多,但这些接口无疑给设计后期对电路的测试与调试等供应了便利。最重要的是液晶的电源和系统电源一样,不用单
18、独设计电源系统。LCD1602。该模块显示的内容多种多样,并且特别简洁明白,价格合理,对于本设计而言,特别适用。虽然接口线连接的比较多,后期对整个电路进行测试时,就会特别简单得到测试结果。 方案二:选用数码管作为显示器件。当前市场中用于数据的显示的数码管有许多,但在系统工作当中,每一个数值都须要对应一个数码管,一旦须要不止一个数值的显示的时候,相应的就会增加肯定数的数码管,这就给整个设计带来了负担。同时数码管在进行动态扫描的时候,因为须要进行位置的移动,此时须要用移位器来进行协助,只有将扫描的信息存储到移位器的寄存器当中才能够实现最终的显示功能,因此会出现许多LED方面的缺陷。此外,在电路测试
19、当中也很简单会受到一些不必要的因素影响,所以该显示方案并不适合本设计。上述我们讲到LCD1602显示的内容多种多样,而且简洁明白,但是 LED数码管显示的内容很少,只有一般的数字和少数字母,由于这次系统测控时须要显示的内容许多,所以最终选择方案一。 2.4无线方案设计 方案一:这里我们分析的是安信可科技设计的ESP8266 系列模组,它是通过乐鑫ESP8266的低功耗UART-WiFi的基础上探讨发觉的模块,它的独创操作很简洁,可以和云进行连接,移动设备可以和WiFi进行连接,完成智能数据传输,完成系统设计。产品集成度很高,整个设计集成在很小的一块PCB板上,引出了可用接口。模块的能耗特别小,
20、内部的处理器是32位MCU,也可以进行16位操作,无线传输频率是80兆赫兹以及160兆赫兹,模块本身设计有天线,可以与网络进行通信,信息也可以通过云端智能传送,并且可以成立TCP/IP协议。模块能够的限制简洁,用过AT指令就能够和单片机进行数据传输,限制WiFi模块。 方案二:通过红外遥控进行限制,红外遥控只须要搭配红外接收头既可以进行信号接收,接收端对红外信号进行说明完成对按键的识别,不同的按键发出的红外信号波形不同,所以可以实现不同按键的操作。方案选择:由于方案一设计困难,电路困难,成本远高于方案二,所以选择方案二红外遥控限制。第三章 系统电路设计 3.1单片机限制模块电路设计 STC89
21、C51内部有8K的Flash存储电路,可以存储相关的数据,此单片机应用特别广,开发简洁、电路设计简单,能够提高开发进展的速度,削减所用时间。开发成本低,被许多企业所选择。器件内部的运行速度很快,引脚数量大,是许多开发方案的首选。它的输出入数量有32个,分为4组,引脚口0,引脚口1,引脚口2,引脚口3,有多个定时器,定时数据精确,中断设计也很便利,定时器和中断的结合运用,能够实现许多比较困难的功能要求,也可以嵌套许多中断执行。除了一般运用的输入输出接口,单片机还须要时钟接口、复位接口、电源接口。时钟的接口是18脚、19脚,设计选择的是12兆赫兹的晶圆。复位接口是9脚,通过单片机的9脚输入复位信号
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