基于AT89C2051的多功能电子密码锁

科学论坛 I■r 磊黑夏怒=再愚焉蜀需 基于AT89C2051的多功能电子密码锁 周明辉1张云2 (1．河北省石油化工建设 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 质量监督站050057：2．军械工程学院电气信息系050000) 【摘 要】本文介绍了一种以单片机AT89C2051为核心的安全密码锁的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 过程，在保证电子密码锁安全性的同时降低了成本，使电子密码锁在人们的日常生活 中更容易普及。 【关键词】电子密码锁单片机控制电路板执行机构； 中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2009)06(b)-0230-02 一引育 随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。人们对锁具的要 求越来越高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便、价格合理。电子密码锁由于引 入了智能化管理、专家 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 系统等，因而与机械锁相比具有更高的安全性和可靠 性，应用更加广泛。目前美国制造的电子密码锁在某些高级宾馆已开始使用，效 果颇佳，但由于价格较高(价格为6000～8000元／付)难以普及。 本文设计出一种高可靠性，低成本的多功能电子密码锁，其具有按键有效指 示、输入错误指示、解码有效指示、控制开锁电平、定时中断、控制报警、停电不丢 失密码、而且可在意外泄密的情况下及时修改密码等功能。该多功能电子密码锁 由控制电路板和执行机构两部分组成，前者成本约为150～200元／付，后者成 本约为40元／付，二者的综合成本约为200～300元／付，使制造成本大大降 低，便于普及，方便人们的生活需要。 二电子密码馈的组成及工作原理 多功能电子密码锁系统由直流稳压电源、控制电路、时钟电路、开锁电路、报 警电路及指示电路等6部分组成。 AT89C2051 n4 Pl3 H1(赳N1) H叫N}和 丹7 图1 电子密码锁结构框图 图2 AT89C2051引脚图 它利用AT89C2051的PI．0～P1．’6口组成3×4键盘，其它I／O用于其它的 控制功能。键盘扫描所用引脚P1．O～P1．6，其中P1．4～P1．6这三条引脚用于输 出扫描信号，P1．O～P1．3这四条引脚用于检测按键的状态。P1．O～P1．6的状态 组成的键码以及对应按键如表i所示。 在程序执行中，是先判别PI．6～P1．4的状态，再判别P1．3～P1．0的状态。例 如PI．6～P1．4输出“011”，再根据P1．3～P1．0的不同状态判别按下了8⋯9AB 这四个键中的哪一个键；如果P1．6～P1．4输出“101”，再根据P1．3～P1．0的不同状态判别按下了4⋯567这四个键中的哪一个键；如果P1．6～P1．4输出 “1lO”， 再根据P1．3～Pl_0的不同状态判别按下了0、i、2、3这四个键中的哪一 个键。LOCK信号控制引脚P3．0、P3．2、P3．5，当输入的键码正确时则在各引脚输 出相应的控制电平使锁打开，并且在90秒之后自动停止信号输出。报警电平 ALARM通过引脚P3．1输出。有效按键指示EFFI信号通过引脚P3．3．输出。错误输 入警告wARN信号通过引脚P3．4输出。另外，CLOCK信号接相应晶体振荡器的引 脚XTALl和XTAL2。引脚1接复位信号。 表1电子密码锁的键码 鞋码! P!：§ ￡1 5 ￡!：! !!：≥ ￡!：2 E!! ￡!Q 8 口 I l 1 1 l 0 9 0 l 1 1 1 0 1 A 0 l 1 1 0 1 1 B 0 1 1 0 1 1 1 4 1 0 1 l 1 1 0 5 l 0 1 l l 0 1 6 l 0 1 l 0 1 l 7 l 0 1 0 I 1 1 0 1 1 0 1 l 1 0 1 1 l 0 1 1 0 l 2 1 l 0 l 0 l 1 230I科技博览 三硬件设计 (一)键盘设计 智能密码锁控制器共12个按键，包括O～9共10个数字键和2个字母键“A” 和“B”。该键盘采用3×4行列形式，由AT89C2051的P1口的高、低字节构成，P1 口的I／O口线组成行、列结构，按键设置在行列的交叉点上，键盘的列线与P1口 的低4位相接，键盘的行线接到P1口的高3位。P1．4～P1．6这3个引脚用于输 出扫描信号，P1．0～P1．3这3个引脚用于检测按键状态。基于AT89C2051的多功 能电子密码锁系统的主控制电路如图2所示。 10“ 82k0 +5V 82k0 20 191817161514 AT89C2051 131211 图3多功能电子密码锁系统的主控制电路 (二)时钟电路设计 AT89C2051单片机有一个片内振荡器电路，由一个单级反相器组成，可用来 作CPU的时钟源。如果采用片内振荡器电路，则要在单片机的两个引脚XTALI和 XTAL2之间连一个石英晶体谐振器或陶瓷晶体谐振器，两个电容并联后接地，即 可组成完整的并联谐振电路输出时钟信号。当采用外部振荡器时，引脚XTALl直 接与外部振荡器的信号相连，引脚XTAL2悬空不用。 (三)执行电路设计 接控制信号输出口 +12V 图4电子密码锁执行电路 密码锁执行电路如图3所示。当三极管9013的基极获得13．6mA以上的电 流时，集电极就可以输出至少300mA的电流，用来驱动工作电流在300mA以下的 电磁铁工作。例如光电耦合器工作时的压降为1．4V，假设9013的基极电流为 18mA，则限流电阻R的取值为：R=(5-1．4)v／o．018A=200Q。实际上，为了保证电路 安全工作，此种选择方法还留有很大余量。当密码锁控制信号输出口输出高电平 时，通过光电隔离装置驱动三极管9013工作，继而驱动电磁铁吸引衔铁动作，同 时带动执行机构的销钉动作把门锁上。开锁时，通过键盘输入密码，如果输入的 密码正确便会在控制信号输出口输出低电平，电磁铁停止工作，同时衔铁释放使 销钉返回原位，锁便打开了；如果输入的密码不正确，控制信号输出口始终输出 高电平，锁便无法打开。这种利用高电平上锁、低电平开锁的设计思想，可以防止 利用外加磁场开锁的非法活动，增强了锁具的安全性。 川 iron高 《摹H宝|一匐匐一|ron再 nI-onI【 |≯r净己s|ronl( 嚣黑釜需喋 万方数据 高黑烹愚罴景震晨焉而 素质教育中创造陛教育刍议 赵刚 (江苏连云港师范高等专科学校自然科学系江苏连云港222006) 喃 要J本文从分析我国创造性教育的现状入手，提出了加强创造性教育的途径，归纳了创造性教育的几种教学方法。 【关键词】素质教育创造性教育 中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1009—914X(2009)06(b)一0231-02 教育贵在提高受教育者的素质，已成为举国上下的共识。而关于素质教育的 定义却见仁见智，众说不一，但关于创造性教育却毫无争议地被列为素质教育的 一个重要环节。 纵观人类历史，从某种意义上讲，创造力人才是历史发展的真正动力，学习 是吸收人类所积累的知识经验，创新则是为人类的物质和精神世界增添新的财 富，一个缺乏刨新意识的人是无所作为的人，而一个缺乏创新意识的民族是注定 要落后的民族。 一、创造性教育的现状 我们知道创造力的大小不仅受智力因素的影响，更受文化环境的影响，包括 家庭?社会与我们校园中的各种文化现象。不同特征的文化对创造力发展的影响 结果不相同，有的鼓励创造力的发展，有的抑制创造力的发展。在我们国家，以伦 理本位为基本特征的儒家文化占据了传统文化的统治地位，在这里你根本找不 到创造力发展所需要的自由空间。 我们可能没有清楚的意识到，儒家文化对我们教育的无处不在、根深蒂固的 影响；没有人会怀疑家庭是人成长的最初文化环境，可我们的孩子要么被护在家 长怀里，百般宠爱，其独立的自我成长的机会被“慈爱”地剥夺；要么以专制的手 段迫使孩子“听话”，粗暴地限制子女自主性和创造性的发展。在这里，孩子服从 父母意愿做听话的“乖孩子”、“好孩子”是天经地义的，孩子不被看作是自己，而 被认为是家长的一部分。 再看我们的学校教育，做为教师恐怕没有一个人不希望自己的学生有所发 明、有所创造，但我们中的许多人又在主观上或潜意识中不希望或排斥有创造力 科学论坛 叼■I 的学生，只因由创造力的学生在思维和行为上与众不同，常常触犯教师的“师道 尊严”，而这些正是传统文化的驯服心理作怪的表现。我们再来反观我们学校的 教学方法，一是注入式教学充斥课堂；二是让学生满足现成答案。即使是所谓的 “启发式教学”，实际上也是要求学生按照任课老师所引导的思路作出预定的答 案I我们的这种教育教学方法，本质就是忽视或更严重点讲是泯灭了学生创造个 性的发展!著名美籍华人科学家杨振宁教授在接受国内记者专访时认为：中国学 生除了知识面不宽以外，就是胆子比较小，比较崇拜权威，认为书本上的知识不 能随便怀疑，这点与美国学生有很大的不同。中国学生往往是考试的巨人，创造 力的矮子。由此我不禁想到了有一年的高考中一个考生语文作文在判卷中由低 分到高分的报道。我们估且不论学生这篇文章如何，起码这个学生写这篇文章的 勇气就值得赞扬。我们不是说不要传统文化和传统的道德，但一切都不敢与传统 相违背，又何谈创造?l之后又看到多位学生作文得到高分，而其立意、布局、内容 雷同的报道，我们难道不觉得这是我们教育的失败吗?长此以往，我们学生的作 文岂不成了现代八股?我们的学生岂不成了一些人云亦云、毫无主见和创造力的 庸人嘛?可以说，我们传统的学校教育不仅忽视了对创造力的培养，而且恰恰与 创造力的发展为敌。 可喜的是，现在教育界同仁都在反思创造性教育的这种现状，各地各校教师 也都在积极地探索创造性教育的方法，笔者认为，学生创造性靠老师教是不现实 的，也是无法教出来的，它只能靠教师的带动和引导。这就对教师提出了更高的 要求。如果教师缺乏自主性、缺乏激情、缺乏创造性，就会本能地对创造性产生反 感，就会在不知不觉中压抑学生的创造性。所以我们作为教师就必须转变观念， (四)报警电路设计 报警电路采用集成电路555及其辅助元件构成。555在电路结构上是由模拟 电路和数字电路组合而成，它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体，能够产生精确 的时间延迟和震荡。由555及其辅助元件构成的报警电路，当555定时器的引脚 4接低电平时，报警电路不工作；当4脚接高电平时555被触发起振，发出高频 信号，经三极管3D9130放大后驱动扬声器发出报警声。 3．5输入正确性警示电路设计 当P3．3口输出低电平时，绿色LED发光，表示输入正确。当P3．4口输出低 电平时，红色LED发光，表示输入错误。由于普通发光二极管的工作电流在5～ 30mA之间，所以限流电阻通常选择在3000左右就能满足要求。 四软件设计口 电子密码锁软件由主程序、延时子程序、修改密码子程序、扫描键盘输入子 程序、报警子程序等5个模块组成，控制程序框图如图4所示，采用AT89C2051 单片机汇编语言进行编程。 图5 电子密码锁控制程序框图 本文采用模块化设计方法，便于程序的阅读、调试和改进。该软件能对输入 的8位十进制密码进行判别，如果输入密码正确，则可以直接开锁或修改密码后 开锁；如果不正确，并且3次以上输入不正确，则报警并封锁输入口。电子密码锁 充分利用了AT89C2051单片机软、硬件资源，系统具有很高的可靠性和安全性。 另外，电子密码锁在软、硬件方面稍加改动，便可构成智能化的分布式监控网络， 实现某一范围内的集中式监控管理，在金融、保险、军事重地及其它安全防范领 域具有广泛的应用前景。 五结束谱 本文中基于AT89C2051单片机的多功能电子密码锁通过内部FIJAsH保密，从 根本上保证了系统的安全，设计出一种具有按键有效指示、输入错误指示、解码 有效指示、控制开锁电平、定时中断、控制报警、停电不丢失密码、而且可在意外 泄密的情况下及时修改密码的高可靠性低成本锁具，相信以后会在各个领域得 到越来越多的认可与推广使用。 参考文献 [1] 苏文平编著，何希才审．新型电子电路应用实例精选．北京：北京航空航天 出版社，2000． [2]陆坤编著． 电子设计技术．成都：电子科技大学出版社，2001． [3] 陈永甫主编．555集成电路应用800例．北京：电子工业出版社，1998． [4]杨帮文编著．实用电源电路集锦．北京：电子工业出版社，2002． [5]增大鑫编著．高性能直流稳压电源．北京：北京水利电力出版社，2000． [6]王顺祺编著．稳压电源设计．北京：国防工业出版社出版，2001． [7]关德新，冯文全编著．单片机外围器件实用手册?电源器件分册．北京：北京 航空航天大学出版社，2000． [8]余永权主编．ATMEL89系列Flash单片机原理及应用．北京：电子工业出版 社，2002． [9] 李文石编著，张晋梗审校．电子锁设计与制作．北京：屯子工业出版社出版， 1994．■ 科技博览l 23l万方数据 基于AT89C2051的多功能电子密码锁 作者： 周明辉， 张云 作者单位： 周明辉(河北省石油化工建设工程质量监督站,050057)， 张云(军械工程学院电气信息系 ,050000) 刊名： 中国科技博览 英文刊名： ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN 年，卷(期)： 2009，(14) 引用次数： 0次 参考文献(9条) 1.苏文平.何希才 新型电子电路应用实例精选 2000 2.陆坤 电子设计技术 2001 3.陈永甫 555集成电路应用800例 1998 4.杨帮文 实用电源电路集锦 2002 5.增大鑫 高性能直流稳压电源 2000 6.王顺祺 稳压电源设计 2001 7.关德新.冯文全 单片机外围器件实用手册?电源器件分册 2000 8.余永权 ATMEL89系列Flash单片机原理及应用 2002 9.李文石.张晋梗 电子锁设计与制作 1994 相似文献(10条) 1.期刊论文 孙君曼.马庆华.扈刚 基于PIC16C57单片机的电子密码锁的设计与实现 -工业控制计算机2002,15(7) 本文分析了PIC16C57单片机的工作特点，阐述了一种宾馆客房用保险柜电子密码锁的设计思路和设计方法以及这种电子密码锁的独特的性能和优点 2.学位论文 陈进超 新型无线遥控电子密码锁系统的研究 2006 目前，保险柜大都还是使用传统的机械转盘式密码锁，这种密码锁的密码量非常有限，很容易通过尝试输入密码的手段开锁。也有部分保险柜使用 电子密码锁，电子密码锁具有密码量极大，使用方便等优点。但需要利用固定键盘输入开锁密码，密码的输入过程容易被偷拍或记忆，而且键盘一旦遭 到强行破坏，再也无法输入密码。遥控电子密码锁不需要固定键盘，而利用遥控器输入开锁密码。但由于遥控系统的编码格式固定，发射出的信号容易 被截获，重传相同的代码很容破译密码系统，因此，遥控电子密码系统面临着新的安全隐患。其它的电子密码锁，如指纹锁，IC卡锁等，也都存在相应 的缺陷或不安全因素而无法得到广泛应用。 为了解决目前电子密码锁的诸多不安全问题，本文提出研制新型无线遥控电子密码锁系统。系统以 AT89S52单片机为核心，利用滚动加密技术、短距离射频遥控技术和电子密码锁技术结合，能进一步提高电子密码锁的安全性、可靠性与实用性，降低了 硬件成本，使电子密码锁能得到广泛应用。本文主要包括以下内容： 1．根据系统的设计目标，给出了具体的硬件电路、软件结构以及详细的程序 清单，并详细论述了各部分的设计要点。 2．提出了一种利用4位数据的编码芯片实现12个数值的编码方法。为了提高数据无线传输的安全性，利 用KEELOQ滚动加密技术对数据实现滚动加密，使密文电波的传输具备抗截获重传的能力，还可以有效防止代码被跟踪。 3．利用PICl6F630单片机 实现软件滚动解码，有效降低系统的硬件成本。 4．为了降低系统的功耗，给出了一种可控的硬件复位电路，使主控CPU能在正常工作模式和掉电 模式之间实现自由切换。 5．提出了硬件和软件抗干扰措施，提高了系统的抗干扰能力和可靠性。 6．在设计与实验的基础上，研制和调试 了新型无线遥控电子密码锁系统。 经过实际测试，系统各项性能指标均已达到设计要求。由于在数据加密的过程采用了复杂的非线性同步技术 ，数据具有抗截获重传的能力，系统的兼容性和实用性都很好。文中设计的电路和控制方法适用于～般的单片机系统设计，硬件和软件也有一定的实用 性和通用性。 本密码锁系统主要是为保险柜而设计开发的，对于其它安全性要求较高的场合也都可以推广使用。 3.期刊论文 周功明 基于AT89C2051单片机的防盗自动报警电子密码锁系统的设计 -安防科技2007(9) 随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器.介绍了一种应用AT89C2051单片机设计的防盗自动报 警电子密码锁系统.经实验验证该系统具有软硬件设计简单,易于开发,成本较低,安全可靠,操作方便等特点,可作为产品进行开发,应用于住宅、办公室的 保险箱及 档案 肢体残疾康复训练教师个人成长档案教师师德档案表人事档案装订标准员工三级安全教育档案 柜等需要防盗的场所,有比较强的实用性. 4.期刊论文 周功明.ZHOU Gong-ming 基于AT89C2051 单片机的防盗自动报警电子密码锁系统的设计 -绵阳师范学 院学报2007,26(5) 随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器.介绍了一种应用AT89C2051单片机设计的防盗自动报 警电子密码锁系统.经实验验证该系统具有软硬件设计简单,易于开发,成本较低,安全可靠,操作方便等特点,可作为产品进行开发,应用于住宅、办公室的 保险箱及档案柜等需要防盗的场所,有比较强的实用性. 5.期刊论文 李智辉.李浩泷.白宇龙 基于51单片机电子密码锁的Proteus仿真设计 -电脑知识与技术2009,5(24) 在数字电路和单片机原理与应用的课程设计中,如果按传统的设计制作方法,初学者总会遇到硬件资源消耗大,作品调试周期长,无法方便的按自己的 设计意图反复修改自己的作品的难题.而一旦利用Proteus软件,那么上述难题可迎刃而解.这里通过介绍一种基于51单片机电子密码锁的仿真设计过程,证 明了在Proteus的环境下可以方便完成单片机和数字电子系统的硬件设计和软件调试,证明其可缩短我们作品的开发周期,提高设计效率. 6.期刊论文 岳学军.陈姗.陆健强.徐兴.宋淑然.YUE Xue-jun.CHEN Shan.LU Jian-qiang.XU Xing.SONG Shu-ran 基于单片机与串行通信的电子密码锁设计 -云南农业大学学报2009,24(1) 基于AT89C52单片机,在异步串行通信总线上实现分组交换通信协议的电子密码锁的软硬件设计方法,经实验室小范围内测试,可实现按键输入、校验 与报警等功能.该密码锁防嗅探,外围元件少,结构简洁,可单机或联网使用. 7.期刊论文 李建波.LI Jianbo 基于STC89C52单片机的电子密码锁 -现代电子技术2008,31(23) 为了提高个人资料、部门文件档案的保密性和安全性,采用高速、低功耗且具备ISP、IAP、内部E2PROM功能的STC89C52单片机,设计了保密性更高的 电子密码锁,并详细介绍STC89C52单片机内部E2PROM有关的特殊功能寄存器、读写子程序.该电子密码锁的上锁、开锁、修改密码都在片内进行,不涉及外 围芯片,减小了PCB面积,降低故障率和成本,提高了可靠性、保密性,值得推广. 8.期刊论文 赵益丹.徐晓林.周振峰 电子密码锁的系统原理、设计程序及流程图 -嘉兴学院学报2003,15(z1) 文章具体介绍了以51系列单片机(AT89C52)为核心,配以相应硬件电路,实现电子密码锁设置、存贮、识别、显示密码及驱动报警电路等功能. 9.期刊论文 周文龙 基于单片机控制的电子密码锁设计 -大众商务（投资版）2009(3) 本文系统的介绍了弹片基控制的电子密码锁的设计,构成以及与其它系统地比较.系统由矩阵键盘、单片机系统、LED显示和报警系统组成.系统不仅 能完成开锁、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,而且还具有调电存储、声光提示等功能,依据实际的情况添加遥控 的功能. 10.期刊论文 朱璇.唐晓茜.殷建军.ZHU Xuan.TANG Xiao-qian.YIN Jian-jun 基于单片机的智能加密电子密码锁设 计 -轻工机械2009,27(4) 介绍了一种智能化的电子密码锁系统,该系统以8位单片机STC89C52为硬件核心,及配制键盘输入及液晶显示输出等外围电路,借助于单片机自身的 EEPROM存储数据,经TEA加密算法对数据进行保护,大大简化其结构,降低了成本,提高了数字密码锁的保密性及可靠性. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgbzkjbl200914217.aspx 下载时间：2009年11月4日