51单片机论文第四篇：基于AT89C51单片机的家用智能电子密码锁的设计方法
摘要：随着科技的发展，防盗门锁系统的安全性、方便性就变得至关重要，而传统的机械锁已无法满足人类对安全性能的要求，本文设计了一种基于51单片机的电子密码锁系统，它主要由五个部分组成,分别为AT89C51单片机、显示模块、存储器、行列式键盘、声光报警模块。通过测试，该电子密码锁能够具有低功耗、安全性、方便性等特点。
关键词:电子密码锁;单片机;存储器，
1概述
随着科学技术的发展，以及人们安全意识的加强，各种系列的防盗门系统广泛进入了大家的生活，因而防盗门锁系统的安全性、方便性就显得至关重要了。当前市场上的大部分防盗门系统都是采用机械钥匙开锁，而机械钥匙最大的缺点是其很容易被复制或盗用。本文介绍一种基于AT89C51单片机的家用智能电子密码锁的设计方法。
2总体设计要求
2.1该电子密码锁能够对人体检测，当无人时，系统自动息屏，当有人站在门口超过3秒钟后，则系统屏幕点亮，进入密码输入状态（密码为四位，初始值为1234）。
2.2电子密码锁采用6位共阴数码管进行显示，其中左边2位显示内容为系统密码输入倒计时时间，右边4位为当前密码输入值。
2.3当电子密码锁系统进入密码输入状态时，显示管显示30秒倒计时，若在30秒内密码输入正确，则绿灯亮，电磁阀工作，开门，系统不报警；若在30秒内密码输入错误，则红灯亮，蜂鸣器报警；若在倒计时结束时，没有输入密码，则红灯亮，蜂鸣器报警。
2.4电子密码锁的密码输入模块采用4×3行列式键盘，其中10个按键为数字0～9，另外两个按键分别为“清除/密码修改”键和“确定”键。
2.5在密码输入状态时，若按“清除”键，可将之前输入的密码清除后，可重新输入新密码。
2.6在密码输入状态时，必须按下“确定”键表示密码输入完毕。
2.7在正确输入密码开锁后，可按下“清除/密码修改”键进行系统密码修改，系统支持断电保存密码。
3硬件电路设计
图1给出了本系统的硬件电路的框图，单片机采用AT89C51，人体检测传感器采用红外对管，当有人遮挡时，红外接收管输出高电平，经过74LS04非门转为低电平触发单片机外部中断，密码存储模块采用AT24C02C，键盘采用4×3行列式键盘，显示采用74HC595驱动共阴数码管。
系统的各模块连接具体如下：
(1）单片机与显示模块的连接：AT89C51单片机的P2.0～P2.2分别与74HC595的SHCP(11脚）、STCP(12脚）、DS(14脚）相接，两片74HC595采用级联方式，一片控制数码管的位选，一片控制数码管的段选。
图1 系统硬件框图
(2）单片机与键盘的连接：单片机的P1口接4×3行列式键盘，键盘主要包括0～9数字键、“清除/密码修改”键、“确认”键等。
(3）单片机与EEPROM的连接：单片机的P2.6、P2.7口分别接AT24C02C的SCK(6脚）和SDA(5脚）。
(4）单片机与传感器模块的连接：单片机的P3.2口接光电传感器的输入端，检测是否有人。
(5）单片机与报警电路的连接：单片机的P3.3、P3.4、P3.7分别接声光报警器件。
4程序设计
电子密码锁系统的程序主要包括主程序、键盘扫描子程序、74HC595显示子程序、AT24C02读写子程序等。
4.1主程序设计
主程序的主要功能包括：系统初始化、判断门外是否有人、判断密码是否输入完毕、判断密码是否输入正确、判断30s倒计时时间是否结束、判断是否开门或报警等。其程序流程图如图2所示。
4.2键盘扫描子程序设计
键盘采用4×3行列式键盘，通过P1.0～P1.3连接键盘的4行，P1.4～P1.6连接键盘的3列，采用行扫描的方式，其流程图如图3所示，其主要包含以下功能：判断按键是否被按下、延时20ms、再次判断是否有键被按下、键值处理、判断按键是否已释放。
图2 主程序流程图
4.3 74HC595显示子程序设计
电子密码锁系统显示采用74HC595进行显示驱动，74HC595是一块串入并出移位芯片，它的显示子程序流程图如图4所示，主要包含的功能有：逐位移出位码、判断8位数据是否全部移除完毕等。
图3 键盘扫描子程序流程图
图4 74HC595显示子程序流程图
4.4 AT24C02读写程序
图5 AT24C02的引脚及与单片机的接口图
AT24C02是一种串行EEPROM器件，它的优点是体积小、功耗低、占用I/O口线少，性能价格比高。其引脚定义及与51单片机的连接如图5所示。
AT24C02内含256Byte(2Kb），擦写次数大于10000次，写入速度小于10ms。在图5中，由于仅扩展一个器件，所以将A2、A1、A0这3条地址线接地，WP为写保护控制端，接地时允许写入。SDA为数据输入/输出线，SCL为串行时钟线，它采用I2C模式与单片机进行通信。
结束语
文中提出了一种基于AT89C51单片机的智能电子密码锁的设计思路，该系统具有操作方便、功耗低、安全性能高、价格低、密码能够断电保存等优点，因此有着非常广阔的应用前景。随着科技的发展和人们对安全性等方面的考虑，电子密码锁的发展会越来越符合人们的实际生活需求。
参考文献
[1]韩燕楚，余宏基于51单片机的电子密码锁设计与应用研究[J].漯河职业技术学院学报,2020(6).
[2]黄田,杨婷婷，姜少维，李佳康,董莉霞基于单片机的电子密码锁设计[J]软件,2020(10).
[3]黄滔基于AT89C51单片机的电子密码锁设计[J]电子制作,2014(18).
[4]南江萍,郑凯,谢国坤等电子密码锁的设计[J]科技风,2019(8).
