电子密码锁设计报告.doc

电子技术课程设计 题目名称： 电子密码锁 重庆大学电气工程学院 2011年6月 电子密码锁 摘要：本文的电子密码锁是利用数字电子技术中基于JK触发器的锁存电路实现主电路的密码的修改和检测功能，再通过555定时器和一些基本的门电路实现对时间和执行信号的控制。其中介绍了此次课程设计的电路设计思路、原理电路图，仿真等。通过这次电子锁的设计来获得到与理论分析相符合的实验数据，验证理论和电路分析的正确性，完成此次课程设计任务 一．设计内容及要求 锁是人们生活中的常用物品，本题要求用电子元器件设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作（例如：利用继电器使电磁铁吸合拉动物件），并用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁； 在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，进入开锁状态而使锁打开； 从第一个按钮触动后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态（自锁时间20秒），使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号，由显示电路显示剩余自锁时间。当连续输入3次错误密码时，系统锁定15分钟，锁定时间内禁止输入密码，同时由显示电路显示剩余锁定时间。 二．总体方案原理框图 方案一：以AT89C2051为核心的单片机控制方案； AT89C2051单片机是51系列单片机的一个成员，是8051单片机的简化版与Intel MCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，减少了硬件开销，节省了成本，提高了系统的性价比。内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器， 89S51单片机 89S51 单片机 矩阵 键盘 控制 输入错误锁定键盘 输入错误锁定键盘 延时报警控制电路 延时报警控制电路 AT24C02掉电存储 AT24C02掉电存储 开锁控制电路 指示电路串口显示电路 指示电路 串口显示电路 图1 单片机控制方案原理框图 电子密码锁由单片机电路和机械两部分组成，此次设计的电子密码锁可以完成密码的修改、设定及非法入侵报警、驱动外围电路等功能。从硬件上看，它由六部分组成，分别是：LED显示器，显示亮度均匀，显示管各段不随显示数据的变化而变化，且价格低廉，它用于显示键盘输入的相应信息；无须再加外部EPROM存储器，且外围扩展器件较少的AT89C52单片机是整个电路的核心部分；振荡电路为CPU产生赖以工作的时序；显示灯是通过CPU输出的一个高电平，通过三极管放大，驱动继电器吸合，使外加电压与发光二极管导通，从而使发光二极管发光，电机工作。现在来进行修改密码操作。修改密码实质就是输入的新密码去取代原来的旧密码。密码的存储用来存储一位地址加1，密码位数减1，当八个地址均存入一位密码，即密码位数减为零时，密码输入完毕，此时按下确认键，新密码产生，跳出子程序。为防止非管理员任意的进行密码修改，必须输入正确密码后，按修改密码键，才能重新设置密码。密码输入值的比较主要有两部分，密码位数与内容任何一个条件不满足，都将会产生出错信息。当连续三次输入密码出错时，就会出现报警信息，LED显示出错信息，蜂鸣器鸣叫，提醒人注意。 在电路中，P1口连接8个密码按键AN1～AN8，开锁脉冲由P3.5输出，报警和提示音由P3.7输出。BL是用于报警与声音提示的喇叭，发光管D1用于报警和提示，L是电磁锁的电磁线圈。由单片机实现的电子密码锁的硬件接线图参见图2，由于本课程设计为数字电子技术的课程设计的内容，所以用单片机构成的电路只作为方案比较，因此，此部分的软件设计略。 图2 用单片机实现的电子密码锁硬件电路图 方案二：以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。 输入按扭开关组 输入按扭开关组 输入锁存电路 密码存储电路 开锁控制电路 机械动作构件 5秒定时电路 20秒定时电路 声光指示电路 图3 数字逻辑控制方案电子密码锁原理框图框图 电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路等。 考虑到我们实力有限，对单片机知之甚少，故而采用第二种方案，其原理框图见上，并且限于时间有限，为简化电路，本次设计方案中将整个电源电路直接用一个直流电源代替并