河南城建学院本科毕业设计论文 引言

引 言

在日常的生活和工作中, 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多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为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。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜。电子密码锁是由电子电路控制锁体的新型锁具，它采用触摸键盘方式输入开锁密码，操作方便。触摸式电子锁的输入部分采用触摸开关（键盘输入），其优势在于传统的机械开关之出在于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，无活动零件，不会磨损，寿命长等受到了广大用户的亲呢。出于安全、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。而且卡片式IC卡还有易丢失等特点，加上其成本一般较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。

在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用也日趋重要。一般来说大部分电子密码锁设计采用单片机为核心单元，设计一款具有本机开锁和报警功能的电子密码锁，既简单又实用。在设计此类系统中主要由单片机系统、矩阵键盘、液晶显示、密码存储和报警系统组成。设置开锁密码，利用软件与硬件结合的方法来实现。系统能完成本机开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，有的电子密码锁系统还具有调电存储、声光提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能，此类系统成本低廉，功能实用。

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河南城建学院本科毕业设计论文 系统方案选择和论证

第1章．系统方案选择和论证

1.1 设计要求

1．1．1 初始密码统一设定为“123456”。 1．1．2 要求电子密码锁具有开机自检功能。

1．1．3 16 个阵列式分别代表“1”—“9”数据、显示密码按钮、修改密码按钮、开

锁按钮、关闭报警按钮、清除最高按钮、退格按钮。 1．1．4 用六位数码管时时显示阵列式开关输入的数据。

1．1．5 当开锁按钮被按下时，如果数码管当前显示值与密码值相同则点亮绿灯；如果与密码值不同则点亮红灯，并发出报警。

1.2 系统基本方案

1．2．1 系统框图

简易电子密码锁是由5 个部分组成，如图1.1 所示：

键盘模块 单 片 机 控 制 模 块 报警模块 电源模块 显示模块

图1.1 电子密码锁控制系统

电源模块：由+5V 的直流稳压电源供电给整个系统工作。

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键盘模块：由16 个轻触式开关组成。

单片机控制模块：采用支持ISP 在线编程技术的单片机AT89S52 便于烧写程序。 显示模块：采用六个数码管时时显示当前输入数据； 报警模块：采用发光二极管和蜂鸣器做声光报警。

1.2.2 各模块方案选择和论证

（1）单片机的选择

方案一：

采用AT89C51 单片机，它可以与其它51 系列的单片机兼容、内部ROM 全部采用FLASH ROM、最高时钟频率可达24MHz 且能以3V 超低压工作。但不支持ISP 在线编程技术、内部ROM 仅为4KB 不利于功能扩展。

方案二：

采用AT98S52 单片机，它具同时被AT98C51 的全部功能外，还支持ISP 在线编程技术且内部ROM 为8KB 有利于功能扩展。

（2）键盘的选择

方案一：使用独立式按键来控制

使用独立式按键来控制数码管的显示，这样需要很多的按键，每个按键实现一个能，易于控制，程序编写简单，但是每个按键都要接上拉电阻，占用了单片机大量的I/O 接口资源，要对单片机外扩I/O 口，并且在电路焊接方面又不方便，还要浪费大量的资源，提高了成本。

方案二：采用矩阵式键来控制

把按键按行列组成矩阵，在行列交点上都对应有一个键，这样使用的按键要少，为判定有无键被按下以及被按键的位置，这种称为键扫描法。这样虽然提高了编程难度，但是节约了单片机大量的I/O 口，免去了上拉电阻为焊接带来了方便，提高了整块电路板的美观度。

（3）显示模块的选择

方案一：数码管静态显示

采用LED 数码管静态显示方法，电路容易理解，驱动程序简单，但需要每个数码管都要一块74LS47 来驱动显示，增高了成本，浪费系统硬件资源，而需要占用单片机多个I/O 口。

方案二：数码管动态显示

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采用LED 数码管动态扫显示方法，只需一块数码管驱动器芯片和一块译码器芯片就可以驱动多个数码管，价格便宜，只需要7 个I/O 口就可以同时驱动8 个数码管显示。硬件利用效率高，驱动程序容易理解和编程。

方案三：液晶显示

采用LCD 液晶显示，显示的位数多，由单片机驱动。此方案有美观、显示清晰多样的优点。但同时液晶显示器的驱动程序复杂，编程困难，成本高，价格昂贵，浪费大量的资源。

（4）数码管驱动选择

采用74LS47 驱动数码管和74LS138 译码器来控制数码管的COM 端，因为74LS47 只能驱动共阳数码管，而74LS138 的输出为低电平有效。因此，在74LS138 的输出端加入反向器才可以接到数码管的COM 端。

方案一：74LS04 芯片的选择

采用74LS04 芯片做反向器，74LS47 是集成六反向器芯片,刚好可驱动六个数码管,但是它的输入输出引脚两边均分布,造成跳线较多给电路焊接时带来麻烦影响了整块电路的美观度。

方案二：三极管的选择

三极管也具有反向的功能，采用的是PNP 管，电路的连接中又方便，减少了跳线提高美观度。

（5）报警模块的选择

方案一：

采用语音报警，虽然可以使整个系统更加完美，但是会使程序更加复杂而且提高了整个系统的造价。

方案二：

采用发光二极管和蜂鸣器来报警，可以发出声光报警且降低了成本。

1.2.3 系统各模块的最终方案

结合整个系统的功能、成本、美观度等综合考虑，用AT89S52 单片机为主控模块、用4×4 键盘输入、用74LS47、74LS138 和三极管来驱动六个数码管做显示模块、用发光二极管和蜂鸣器做为报警模块。系统框图如图1.2

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