电子密码锁的设计方案与实现

电子密码锁的设计方案与实现

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/m0_64953982/article/details/136743689

本文是一篇关于电子密码锁设计的课程设计报告，主要介绍了使用AT89C52单片机、Proteus软件和Keil软件完成电子密码锁的设计过程。文章详细描述了设计要求、系统框图、设计方案、硬件原理图以及各模块的实现原理。内容较为专业，适合对电子设计和单片机编程感兴趣的读者。

一、训练任务

1. 熟练掌握Proteus软件的使用；
2. 按照设计要求完成电路原理图的设计；
3. 按照设计要求结合Keil软件完成MCU的软件开发；
4. 能够按要求对所设计的电路进行仿真。

二、设计要求及说明

1. 采用单片机控制密码锁；
2. 要求输入6位密码，初始化密码123456；
3. 通过4*4键盘输入密码，且密码可以更改；
4. 密码需要保存在E2PROM中，防止掉电密码丢失；
5. 根据设计任务的要求编写程序，画出程序流程图，并在Proteus下进行仿真，实现相应功能。

三、按照要求撰写总结报告

1 设计方案

电子密码锁设计，以AT89C52为主控，晶振电路和复位电路共同组成最小系统，使得单片机可以正常运行。矩阵按键作为输入模块，输入密码，LCD1602作为显示设备，显示输入的密码和提示语句，AT24C02作为EEPROM存储器，使用LED模拟“锁”，表示锁的开启和关闭状态。系统掉电后，密码数据不丢失，AT24C02保存输入的密码，在单片机上电后读取其保存的密码。系统框图如图所示。

1.1 任务论述

利用单片机实现电子密码锁，通过矩阵按键输入密码和修改密码，使用LCD1602显示输入的密码和操作提示，使用LED的亮灭，替代“锁”的开关，使用EEPROM存储密码，涉及IIC通信协议。从整体看，设计主要围绕密码的保存，读取，修改，判断进行。在完成各硬件底层基础上，通过对密码的处理，完成设计。

1.2 设计原理

本次设计采用AT89C52为主控芯片，接上晶振电路和复位电路，构成单片机最小系统，维持单片机的运行。矩阵按键输入按键值，经过单片机处理转换为密码或指令，显示在LCD1602修改密码后，将密码保存至24C02存储器。在输入正确的密码后，LED亮起，代表“锁”被打开，通过按键，手动上锁。

1.2.1 AT89C52单片机概述

本设计采用AT89C52单片机即可实现所需功能，AT89C52单片机引脚图如图所示。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，本次设计没有使用单片机的特殊功能，只需要单片机普通IO口即可驱动。本次设计中，LCD1602液晶的数据口接至P2口，LCD的控制口和AT24C02的IIC接口截至P3口的高四位，矩阵按键接至单片机的P1口。“LED锁”接在P3.1口，低电平LED发光代表锁被打开。

1.2.2 矩阵键盘原理概述

矩阵键盘是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组。矩阵式结构的键盘比直接法要复杂一些，不过节省了IO口。此次实验设计所用到的矩阵按键如下图，矩阵按键的检测方式两种，一种是扫描式，一种是行列翻转，本次实验采用行列翻转式编程

2 Proteus 原理图设计

2.1 绘制过程

1. 打开软件，新建一个原理图工程，选择A4大小。
2. 选择元件模式，如图所示，点击P，放置电路所需要的元件，搜索本次实验中的主控芯片AT89C51，
3. 选中第一个结果，可以看到这是一个DPL40封装的单片机，这个是我们用的AT89C51单片机，点击确定按钮即可放置（如图所示），图7为放置在画布上的AT89C51单片机，单片机的电源引脚并没有引出，这是软件默认接至电源，仿真软件开启后，默认电源开启，单片机连接电源。
4. 其他元件按照相同操作，放置到电路图中，稍后进行线路的连接，即可完成，如图是实验最终的原理图。

2.3 各模块论述

电子密码锁主要由单片机最小系统、LCD1602显示、矩阵按键输入，AT24C02密码的保存，LED模拟锁的开关状态。单片机通过对输入按键的键值判断，处理，通过LCD1602显示出系统所处的状态，LED指示“锁”的状态。本次设计主要处理按键输入的键值，完成实验。

2.3.1 单片机最小系统

单片机最小系统一般指，晶振电路和复位电路，晶振电路一般由晶体振荡器、和电容组成。本次设计晶振采用12MHz，电容采用22pF。晶振部分的原理图如图9左上部分所示。

复位电路，单片机的复位操作有上电自动复位和手动按键复位两种方式。手动按键复位是在电源接通的条件下，用按键操作使单片机复位，其工作原理为：复位键按下后电容C3通过按键进行放电，RST引脚变为高电平，单片机RST引脚接收到一段高电平脉冲后，会进行一次复位。松开按键后，电容充电，RST引脚电位降低。本设计中R=200R,C=10uF。保证高电平脉冲维持2个机器周期以上。复位电路原理图绘制结果如图所示。

2.3.2 矩阵按键电路

矩阵按键电路，摆放形似矩阵，每一行的按键左侧连接在一起，每一列按键的右侧连接在一起，通过编程，即可读取16个按键的按下情况。矩阵按键的原理图如图所示。