基于AT89S51单片机P0口控制LCD显示智能电子密码锁的设计
摘 要:本系统由AT89S51单片机系统（主要是AT89S51单片机最小系统）、4x4矩阵键盘、LCD1602显示和报警系统等组成，具有设置、修改六位用户密码、超次报警、超次锁定、密码错误报警等功能（本设计由P0口控制LCD显示，密码正确显示password ok！密码错误显示password error！超过三次输入错误自动锁定。由P1口控制矩阵键盘含有0-9数字键和A-F功能键。）
关键词:AT89S51 ; LCD1602 ; 电子密码锁 ; 4 X 4矩阵键盘
Intelligent electronic lock
Abstract：The system is composed of AT89S51 single chip microcomputer system (mainly AT89S51 MCU minimum system), 4X4 matrix keyboard, LCD1602 display and alarm system, has set, modify theuser password, six ultra alarm, super lock, error alarm passwords and other functions (the design by the P0 port control LCD display, password correctly display the password ok! Password error password error! More than three times the input errorautomatic locking. Controlled by the P1 port keyboard matrixcontaining 0-9 digital key and the A-F key)
Keywords： AT89S51 ;LCD1602 ; Electronic password lock;4 x 4 keyboard.
目 录
第一章绪论……………………………………………………………….………………..……………………..….1
1.1 电子密码锁简介…………………………………………………………..…………………………….....1
1.2 电子密码锁发展趋势………………………………………………………………………………….….1
1.3 本设计题要实现的目标……………………………………………………………………………….…2
1.4 系统需求分析……………………………………………………………………..……………………….…2
1.5 单片机芯片介绍……………………………………………………………………………………………..2
第二章系统的总体设计……………………….…………………………….……………………..………….5
2.1 设计思路……………………………………………………………………………………………….…….….5
2.2 电子密码锁设计的基本要求……………………………………………………………………..…..5
2.3 采用以单片机为核心的控制方案…………………………………………………………..………5
2.4 矩阵键盘接口电路…………………………………………………………………………………...…….6
2.5 LCD显示…………………………..……………………………………………………………………….…….6
2.6 报警系统………………………………………………………………………………………………………..6
第三章 系统硬件设计与电路设计…….………………………………………….……………………….7
3.1 硬件设计思路……………………………………………………………………….…………………….….7
3.2 电路总体构成……………………………………………………………………………….………………..7
3.3 键盘设计和键盘输入模块…………………………………………………………………..…….…..8
3.3.1 按键简介…………………………………………………………………………………….……………9
3.3.2 矩阵式键盘的结构…………………………………………………………………………………10
3.3.3 矩阵式键盘的识别…………………………………………………………………………………10
3.3.4 4 X 4矩阵键盘的工作原理…………………………………………………………………….11
3.4 复位电路…………………………………………….………………………..…………………….…………12
3.5 晶振电路…………………………………………………………………………….…………………………13
3.6 报警电路……………………………………………………………………………….………………………13
3.7 开锁模块………………………………………………………………………………….…………..……….13
第四章 系统的软件设计…………………………………………………………………………….…………14
4.1 系统软件设计思路………………………………………………………………………………………….14
4.2 系统程序流程图……………………………………………………………………………………………..14
4.2.1 键功能程序流程图…………………………………………………………………………………14
4.2.2 开锁程序流程图…………………………………………………………………………………….15
4.3 子程序举例……………………………………………………………………………………………..….…16
4.3.1 开锁子程序……………………………………………………………………………………….……16
4.3.2 密码修改子程序……………………………………………………..………………………….….21
第五章 系统调试………………….………………………………………………….…………………………..24
5.1 硬件调试…………………………………………………………………………….…………………..24 5.2
软件调试（keil）………………………………………………………………….………………...……24
5.3 调试步骤………………………………………………………………………………………………….……30
第六章 小结及致谢…………………………………………………..………………………………………….31
参考文献……………………………………………………………………………………………………………....33
附件.............................................................................................................................34
一、绪论
1.1电子密码锁简介
电子密码锁是一种通过密码的输入来控制电路或是芯片工作，从而来控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它有很多种，有简易的电路产品，也有在基于芯片的性价比比较高的产品。在当今社会中应用比较广范的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。智能电子密码锁的性能和安全性已经大大的超过了机械锁。其特点如下：
1）它的保密性和编码量远远大于弹子，并且，它随机开锁成功率几乎为零。
2）它的密码可以改变，用户是可以随时更改密码，以防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。
3）它有误码输入保护，当电子密码锁输入密码多次错误时，报警系统便会自动启动。
4）无活动零件，不会磨损，寿命长。
5）使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。
6）电子密码锁操作是非常简单的，一学便会。
1.2电子密码锁发展趋势
在人们的日常生活和工作中，很多家庭住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存都用加锁的办法来解决。现在社会上的门锁主要用弹子锁，但是它的钥匙很容易丢失；保险箱主要用机械密码锁，其结构比较复杂，对精度的制造要求高，成本也较高，并且容易出现故障，人们常常需要携带多把钥匙，使用很不方便，而且当钥匙丢失后，安全性就会大大降低。针对这些锁具给人们带来的不便，如果使用机械式钥匙开锁，为了满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。它的出现为人们的日常生活带来了很大的方便，电子密码锁有很广阔的市场前景。由于电子器件所限制，以前开发的电子密码锁，不仅种类不全，并且保密性差，最基本的也只是依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作过程虽然简单，但使用时很不安全，后来的多是基于EDA来实现的，其电力结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先的20引脚的2051系列单片机来实现的，但密码过于简单，及容易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元件，实现了真真的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。
处于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”，可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。
1.3 本设计题要实现的目标
本次设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可以由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。
1.4 系统需求分析
根据此次设计要求，则对系统的需求如下：
系统需要使用LCD显示，用来显示各种状态，可以告诉用户系统运行的实时状态。
系统需要使用键盘电路，实现密码的输入和控制密令的下达，完成用户的设计要求。
密码的存储，需要使用串行EEPROM快速存储器。
系统还需要使用LCD指示灯、蜂鸣器、继电器来模拟各种状态。
系统软硬件要支持在线系统编程。
1.5单片机芯片介绍
(1)主控芯片AT89S52的介绍
AT89S52单片机是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
参考文献
【1】叶启明.单片机制作的新型安全密码锁【J】. 家庭电子. 2000，第六期：24-27
【2】郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计【J】. 现代电子技术. 2005，第三期：57-58
【3】李明喜.新型电子密码锁的设计【J】.机电产品开发与创新. 2004，第八期：77-79
【4】董继成.一种新型安全的单片机密码锁【J】. 电子技术. 2004，第三期：55-60
【5】李明喜.新型电子密码锁的设计【J】.机电产品开发与创新. 2004，第五期：22-28
【6】瞿贵荣.实用电子密码锁【J】. 家庭电子. 2000，第三期：77-82
【7】杨茂涛.一种电子密码锁的实现【J】. 福建电脑. 2004，第九期：44-49
