摘 要

随着现代人们生活水平的提高，人们对于个人财产和个人隐私的安全性越来越重视，而这些都是通过锁来实现的。如果使用老式的机械锁，不仅安全性不能保证，人们出行还需要携带多把钥匙，十分不便。这就要求设计出一款具有报警功能的使用密码作钥匙的密码锁。这种密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

本次的论文是采用以STC89C52单片机作为核心控件，应用4×4矩阵键盘、红外遥控模块、LCD1602显示和报警电路来实现电子密码锁的功能。密码锁的密码为6位并具有密码开锁、密码设定、密码显示、密码修改、密码输入、错误报警等功能。修改密码需要再次输入旧密码，输入新密码时需要二次确认。密码锁的可以通过红外遥控来控制。

关键词：单片机；密码锁；红外遥控；液晶显示屏

Abstract

With the improvement of modern people's living standard, people pay more and more attention to the security of personal property and personal privacy, which are realized through locks. If you use an old-fashioned mechanical lock,not only security is not guaranteed, people also need to carry more keys to travel, very inconvenient. This requires the design of an alarm function using the password as the key of the password lock. The cipher lock has the advantages of high safety, low cost, low power consumption, easy operation, etc..

This thesis uses STC89C52 microcontroller as the core control, the application of 4 * 4 matrix keyboard, infrared remote control module, LCD1602 display and alarm circuit to realize the function of the electronic code lock. The password of the code lock is 6 bit, and has the functions of password unlocking, password setting, password display, password modification, password input, error alarm, and so on.To change your password, you need to enter the old password again. You need to type in two times when you enter a new password. The password lock can be controlled by infrared remote control.

Key Words：Microcontrollers； Password lock； Infrared remote control ；LCD screen

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题的意义与背景 1

1.2 国内外研究现状 1

第2章 总体设计方案的确定 3

2.1 电子密码锁设计要求 3

2.2 总体设计方案选定 3

第3章 系统硬件设计 5

3.1 硬件电路的总体设计 5

3.2 单片机主控模块 6

3.2.1 STC89C52RC单片机简介 6

3.2.2 单片机的最小系统 7

3.3 AT24C02存储芯片 9

3.4 LCD显示模块 10

3.5 矩阵键盘 12

3.6 报警模块 13

3.7 继电器控制模块 13

3.8 红外遥控模块 14

第4章 系统软件设计 16

4.1 主程序模块 16

4.2 键盘扫描子程序 17

4.3 密码设置子程序 19

4.4 开锁子程序 20

第5章 实物焊接及其调试 21

5.1 焊接注意事项 21

5.2 硬件调试 21

5.2.1 硬件调试的方法 21

5.2.2 调试中遇到的问题 21

5.3 实物演示 22

第6章 结论与展望 26

6.1 结论与体会 26

6.2 展望 26

参考文献 28

致谢

附录 A

附录 B

附录 C

第1章 绪论

1.1 课题的意义与背景

整个社会体系的经济快速发展，这也带动了人们的生活水平。随着人们生活质量的提高，许多人开始私人财产的安全性更加注重。由于机械锁结构简单，生活中也屡次发生门锁被撬，家庭财产受到损失的情况，还有不小心丢失钥匙就进不了家门的尴尬，传统的机械锁已经满足不了人们的要求^[1]。普通的机械锁在中国已有了悠久的历史，人们对于它的工作方式也都很熟悉，这使得一部分人能够通过简单的工具就能不用钥匙打开锁，这也是机械锁的一大弊端。在使用传统的机械锁时，由于需要开的锁不止一个，导致人们经常是带着一大串要是出门，不方便也容易弄丢。这就要求出现一类使用更加方便，安全性更高而且成本相对较低的锁^[2]。科学技术的发展也带动了电子技术的发展，尤其是单片机的发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。这也为电子密码锁的出现打了良好的技术基础。

由于科学技术的发展和人们对于安全性方面的要求，一些具有远见的科学家从二十世纪三十年代就开始了电子密码锁的设计方面的研究。电子密码锁在一些特别的场合也是有所发挥。早期研究电子密码锁是为了提升锁的可靠性，因为早期的电子锁的密钥量（密钥量 密钥量与密钥熵密切相关。其中,密钥量是表示密钥单元空间内可产生密钥数量的一种）很大，又可以和常用的机械锁搭配在一起，增加了打开锁的要求，既需要机械锁的钥匙，又需要电子锁的密码，要同时满足要求时才能打开锁，这样就能够大大降低因为钥匙被别人复制或密码被人偷看到而造成的锁被除你之外的人打开的可能性^[3]。并且，当电子锁单独使用时，只需要记住使用的电子密码锁的密码即可，不需要使用钥匙，即便忘记了密码，也可以通过初始化功能使锁的密码初始化，使人们免受每天必须带一大串钥匙出门的不便。这让电子锁开始受到越来越多人的喜爱，越来越多的人们开始选择电子密码锁。

1.2 国内外研究现状

现今，以美国为代表一些发达国家，他们对电子密码锁的技术研究更加深入，技术领先于我国，产品种类、功能多样化，他们所设计的电子密码锁在一些需要智能开关的设备中得到了使用。而我国在九十年代才开始对于电子密码锁的探索，远慢于国外，但是我们现今的电子密码锁技术已经比较成熟，只是在推广方面不如那些西方国家。在二十世纪八十年代以后，电子技术的发展越来越快，集成电路相关的电子科学的技术也是得到了极大的提升，科学家们制造出了适合电子锁使用的集成电路，电子锁也走上了越来越小精巧的路线，集成电路的出现也使得电子锁的可靠性得到了提高，美中不足就是电子锁的成本也有了相应的提高。电子锁开始在一些对于可靠性要求更加严格的场合出现，并且需要一个单独的电源，使用的范围较小，不能够推广。科技的发展使得电子锁开始在日常生活中得到越来越多的应用。目前市面上对于无线遥控密码锁的研究主要是从硬件和软件两方面考虑的。

硬件部分，普遍的都是采用单片机作为密码锁系统的主控部分，这种类型可以说是市面上的电子锁主线产品。通过单片机的类型来分析，目前使用的单片机多为8位的STC89C52，这种型号的单片机具有成本低，功能全，支持多种开发语言，占用空间小，在市场上很受欢迎。也有一部分使用AT类型的单片机，在一些较复杂的产品中也会使用到嵌入式的ARM单片机。

软件部分主要是从信号传输方式分析，现在市面上主流是使用红外通信来传输信号，红外通信原理，将基带信号用38KHz的载波信号调制，然后发送出去，再由接受部分将接收到的光脉冲变为电信号，结果解调变为基带信号并输出。^[4]牙技术也可以作为无线遥控电子锁的一种研究思路。蓝牙是一种尖端的开放式的无线技术标准，能够完成固定设备、移动设备和个人域网之间的小范围的数据交换。WiFi技术与ZigBee技术现世的时间还较短，不过它们的进展十分迅猛，而且在电子密码锁的设计中也得到了使用。当前比较先进的技术是结合GPRS技术，GPRS（General Packet RadioService）是通用分组无线服务技术的简称，它是GSM移动电话使用人能够使用的一种移动数据的业务，属于第二代移动通信中的数据传输技术。^[5]

第2章 总体设计方案的确定

2.1 电子密码锁设计要求

要求设计一款使用红外光作为信息载体来进行对于密码锁的远程控制的电子密码锁,应用单片机的编程进行红外的编码与解码,实现密码开锁、密码设定、密码显示、密码修改、密码输入错误报警等功能,可以6位数作为密码[6][7]。