摘 要

伴随着社会的发展，促使人们的生活品质得到了保障，因此人们对于财产安全以及个人隐私保护的重视程度也不断提高，作为一种有效的安防工具，密码锁在财产安全保护方面发挥着越来越重要的作用。本次研究过程中通过细致的研究了传统密码锁的特征，设计了一款以单片机为重要载体的电子指纹密码锁。该密码锁的控制器主要通过STC单片机进行实现，同时借助指纹模块、矩阵按键、蜂鸣器、电磁锁以及显示模块共同实现密码锁的整体设计。在设置和输入系统密码的过程中主要通过矩阵进行完成，而系统的运行状态主要借助显示模块来进行实时显示，系统可以验证密码输入的正确与否，进而实现对电子锁通断的控制。如果错误的密码被用户输入以后，会有蜂鸣声从系统发出。使用c语言进行系统软件的开发研究，同时借助Keil工具进行开发和调试系统代码。

关键词：密码锁；指纹；STC89C52

Abstract

With the development of the society, people's quality of life has been guaranteed. Therefore, people pay more and more attention to property security and personal privacy protection. As an effective security tool, password lock plays an increasingly important role in property security protection. In the process of this study, through the careful study of the characteristics of the traditional password lock, designed a microcontroller as an important carrier of electronic fingerprint password lock. The controller of the password lock is mainly realized by STC microcontroller, and the overall design of the password lock is realized by fingerprint module, matrix key, buzzer, electromagnetic lock and display module. In the process of setting and entering the system password, the matrix is mainly used to complete, and the running state of the system is mainly displayed in real time with the help of the display module. The system can verify whether the password is entered correctly or not, so as to control the electronic lock. If the wrong password is entered by the user, there will be a beep from the system. Use c language to develop system software, and use Keil tool to develop and debug system code.

Key Words：A combination lock; Fingerprint; STC89C52

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 电子密码锁发展趋势 1

1.3 本设计所要实现的目标 2

第2章 元器件选型与总体设计 3

2.1 元器件选型 3

2.1.1 主控芯片选择 3

2.1.2 显示模块选择 3

2.2 总体设计 4

第3章 硬件设计 5

3.1 主控电路设计 5

3.2 显示电路设计 6

3.3 指纹识别电路设计 7

3.4 矩阵键盘电路设计 7

3.5 继电器控制电路设计 8

3.6 存储电路设计 9

3.7 报警电路设计 9

第4章 软件设计 10

4.1 主程序设计 10

4.2 显示程序设计 11

4.3 指纹识别程序设计 12

4.4 按键程序设计 12

4.5 继电器控制程序设计 13

4.6 存储程序设计 14

4.7 蜂鸣器报警子程序 14

第5章 系统调试 15

5.1 软件调试 15

5.2 硬件焊接 15

5.3 硬件功能调试 17

第6章 总结 19

参考文献 20

致谢 22

附录 23

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

由于现在科学和信息技术日益成熟，因此社会经济以及人们的生活水平均呈稳步提升状态，在此之中有一个具有代表性的表现为诸多家庭的门锁均已发生改变，由传统的铁链转变为钥匙开锁，门锁开关通过密码输入来开启，另外还出现了门卡、语音识别以及此次所要研究的指纹解锁，不过这些新兴的开锁方式也都存在一定的弊端和隐患。这是由于语音识别会被非法利用，密码可能会忘，钥匙可能会丢，所以说在门锁中使用指纹识别技术能够最大程度的对家庭财产安全进行有效的保护。

电子密码锁主要是通过电路和芯片控制，从而产生开关锁动作的产品，控制信号的产生需要用户输入正确的密码，由电子控制转变为机械控制。在市面上，流通着很多类型的锁，产品质量参差不齐，主要分为采用电路或者芯片控制两类，前者较为简单廉价，后者性价比更高，但目前的主流产品依然是以芯片来控制的，所有的控制信号产生通过软件编程控制，能够提升锁的使用安全性，具有保密性。具体的特征如下：

1）电子密码锁由于采取编程进行控制，相较于传统机械锁，具有更好的保密性，基本不可能随机打开。

2）使用便捷，用户可以随时更改密码，减少密码被盗用的风险，同时也能大大提升密码锁使用保密性。

3）具有防盗措施，密码输入尝试次数有一定的要求，若次数过多，则系统会报警

4）减少了人们携带钥匙的不便。

5）傻瓜式操作，易学易懂。

1.2 电子密码锁发展趋势

对于一些日常需要有保密措施的文件和资料等，通常需要增加锁进行保存。目前，人们更多的是使用机械锁进行保存，从而就需要时时刻刻携带钥匙。特别是在保险箱的运用中，由于其保密要求较高，生产预算也会随着增加，且在后期的使用中比较容易出现问题，同时由于有钥匙，携带也不便，若钥匙丢失后，也容易出现安全隐患。为了能够提升多数用户的使用感知，减少使用中的不便因素，又同时保证锁的安全性，随机引入密码锁来代替传统的机械锁。由于其超强的实用性，发展前景广阔。由于之前此设备的开发能够选用的器件种类有限，而且安全系数并不高，只是简单的通过模拟电子开关来实现，制作步骤相对简单。随后随着科学技术的改进，又通过EDA来实现电路功能，此时的系统结构较之前更加复杂，使用的器件种类也增多。在实际运用过程中，也有某些厂家采用了2051系列来开发产品，但是，这个系列的单片机在密码设置上，缺乏安全性和保密性。随着电力电子方面的快速发展，市场上也开发流通了更多种类的电子密码锁，通过开发后，其设备中所能提供的功能也增多，使用便捷性也逐步改善，能够提供更强的保密性。密码锁的发展历经了很长时间，在技术上也逐步精进，由原有的单密码解锁到后来的密码加感应件，再随着发展出现的电子密码解锁方式，用户只有输入了正确的密码，才能打开密码锁，此时的密码就雷同于传统机械锁中的钥匙，密码锁的发展一直在随着人们生活质量的提升，所带来的生活需求逐步提升，从而出现了目前使用便捷，保密性强的电子密码锁。

1.3 本设计所要实现的目标

此次研究过程中主要借助单片机的主要功能来进行家居安全的系统设计和研究，是一次基于单片机的家居安全智能化的具体实践，同时将实际操作和理论知识相结合来完成实际生活中居家应用的门锁技术研究，从专业的理论知识角度对以单片机为载体的智能指纹锁的研究给出具体指导。本次研究不仅具有理论价值还有重要的实际意义，通过指纹识别技术有效的帮助人们提高了生活的便捷性以及质量，另外对于指纹行业的发展以及科学技术的进步都有明显的拉动作用，而且此次设计具有环保、能耗低的特点，非常便于实施软件和系统的开发。

本文主要研究的是采用单片机控制，由外部功能电路组成的电子密码锁，用户需要通过外接键盘，输入正确的密码才能打开锁。系统设定当密码输入三次后，系统就判定为有被盗开的风险，进行报警。设备内的密码由用户自行设定，只有通过密码验证，打开密码锁后才能进行再次修改。在修改前，还需要再次输入密码进行验证，以防止操作错误的发生。

第2章 元器件选型与总体设计

2.1 元器件选型

2.1.1 主控芯片选择

方案1：单片机作为系统核心的控制器，是其他所有模块的连接枢纽，设计选用STC89C52。单片机内部有存储模块，内部的存储模块具有超长时间的存储能力，单片机软件设计时通过MCS-51指令完成的，此指令标准在很多器件上都可以使用，通用性很强。这款单片机的能耗也很小，在低功耗方面表现优异，单片机内核是51内核，现在很多单片机都是使用此内核，单片机是最基础入门级8位单片机，在开发设计上也是最简单的，此款单片机内部可完成8K的代码量，如果代码量超过了8K，还可以设计外围代码存储方案，设计满足所有设计需要。单片机在设计出厂后做了加密处理，后期产品中使用后，不会被盗取设计文件，通过任何技术手段也无法进行解密。单片机的执行速度也很快，一般搭配的晶振是11.0592Mhz晶振，单片机的稳定性很强，在很多复杂场景下都可以稳定运行。