基于单片机的电子密码锁门锁系统设计

第一章 绪论

第1.1节 研究背景与研究意义
电子密码锁在当前市场运用较为广泛，其主要通过对外接密码输入来实现对系统或电路的控制，并进一步控制系统机械开关的操作。相关电子产品通过系统编程控制能够以电子密码锁的形式来实现系统的开关，尤其是对机械产品而言具有较高的安全性与可靠性。本文提出的电子密码锁系统设计主要以AT89S52单片机为基础，通过矩阵式键盘、LCD显示、蜂鸣器以及二极管等部件组成主系统。该系统设计编程方便、操作性强、具有较高的实用性，且耗能较低，在市场具有广阔的应用范围。

第1.2节 研究内容与创新点
本设计采用了AT89C51单片机电子锁系统，进行初始化设置，启动密码锁功能，密码输入显示屏幕采用了七段数码管半导体发光器件。系统控制指令通过单片机进行实现，单片机根据实际操作情况分配部件工作内容，程序操作性强、方便简洁。在用户输入密码过程中，单片机将会采用矩阵按键布局模式记录当前输入密码，并将该密码与系统设置密码进行比对，若密码匹配则开启密码锁，若密码错误则需要用户按下删除键重新输入密码。当用户输入密码错误次数超过3次，电子密码锁将会自动锁定，需要用户切换管理员模式输入管理员密码才可解锁当前状态，并重新输入解锁密码。

基于51单片机的电子密码锁设计由AT89S52单片机、AT24C02数据存储模块、按键模块、LCD1602显示、报警模块等构成。具体实现的功能:
1、输入密码，且输入的密码显示在液晶显示屏上；
2、按下“DorBell”后，会响起门铃声；
3、初始密码为“1234”，输入正确后，显示“OK”，并且LED灯闪烁，表示开门；
4、输入密码错误后，显示“Eror”，三次输入错误后会报警；
5、按下“DELE”,清除输入的密码；

第二章 主要原理及器件介绍

第2.1节 AT89S52单片机介绍
如图2.1所示的AT89S52片机是在单片机设计中最常用的单片机芯片之一，其功能完善，易于设计。主要具备以下外设功能:
8k字节Flash；
512字节RAM；
32 位I/O口；
4KB EEPROM；
MAX810复位电路；
3个16 位定时器/计数器；
4个外部中断；
全双工串行接口。

第2.2节 LCD1602液晶显示屏介绍
本系统显示采用的是LCD1602液晶显示屏。众所周知，单片机设计中一般采用LED数码管或者LCD液晶显示屏来显示数据，而LCD液晶显示屏的特点比较突出，显示的数据更加清晰、明了，且功耗较少，很适合本次设计的使用，下图2.3所示的是LCD液晶显示屏的管脚。

第2.3节介绍 系统总体方案设计
本系统设计包括软件部分和硬件部分，通过将硬件连接和软件写入单片机来实现整体功能，具体方案设计如下图2.4所示。

如图，硬件设计包括AT89S52单片机最小系统、AT24C02数据存储模块、按键模块、LCD1602显示+报警模块等构成等；软件设计部分主要包括按键功能的配置、单片机最小系统的驱动、液晶显示屏的配置、报警功能的实现等。将在以下两章具体介绍软件和硬件部分。

第三章 硬件系统设计

3.1节 硬件设计方案概述
硬件设计主要由以下几个部分构成：AT89S52单片机最小系统、AT24C02数据存储模块、按键模块、LCD1602显示+报警模块的设计与实现，以及电路板的焊接等。主要工作包括电路图的设计、PCB图的设计、电路板的焊接与测试等。下面将按着各个模块的设计思路以及设计步骤对硬件设计做详细介绍。

3.2节 硬件各个模块简介
3.2.1、单片机最小系统
由芯片、复位电路、供电电路、晶振电路、输入\输出电路等构成的单片机最小系统是单片机设计中最重要的部分，用于驱动和控制其他模块的扩展与运行。如图 3·1 是单片机最小系统结构图。

复位电路:单片机最为电子器件，难免会出现故障或失灵的状况，而复位电路就是用来处理这种紧急问题的。只要按下复位按键，单片机就可以恢复到初始状态，实现“恢复出厂设置”。本系统的复位电路设计如图 3·2 所示。

晶振电路:单片机工作时需要依靠工作时序，而晶振电路就是提供单片机运行的时钟频率的（时钟频率为11.0592MHZ）。本单片机时钟管脚：引脚19接的是单片机芯片内部晶振电路输入端，引脚18接的是单片机芯片内部晶振电路输出端。构成的晶振电路3·3所示。

3.2.2、按键模块
按键模块的由4*4的按键构成，可以实现具体的功能，图3.4为按键模块电路图。

3.2.3、LCD显示模块
本系统采用LCD1602液晶显示屏来显示输出信息，具体的引脚介绍已经在第2.3节进行，图3.5为LCD显示模块电路图。

3.2.4、报警模块
3.2.5 AT24C02存储模块

第四章 软件系统设计

4.1节 程序设计思路及流程
本程序设计采用顺序结构，自顶下向的方法，通过主函数与各个模块的设计来实现整体的功能。具体程序流程图如图4.1所示。

通过编写C语言程序后，我们将程序放入KEIL软件中进行调试，并利用该软件将C代码烧录到单片机最小控制系统中。
以下为本次程序设计的编程思路：
（1）定义数值类型，调用延时程序，定义数据发送位；
（2）按键扫描程序；
（3）密码匹配及报警程序。

4.2节 程序设计各个模块简介
程序设计主要包括以下模块：
（1）主函数模块：定义数值类型，调用延时程序，定义数据发送位
（2）PM2.5传感器：利用程序驱动单片机对PM2.5传感器供电，使其工作并测量环境中PM2.5值；
（3）LCD1602液晶显示：利用程序驱动单片机对LCD液晶显示屏供电，并接受数据来显示；
（4）单片机最小系统：核心控制、驱动配置；
（5）ADC模块实现A/D转换功能；
（5）“加”、“减”按键设置报警阈值及超过阈值报警。