针对51单片机系统容易被克隆的问题,本文分析了基于51单片机现有的安全设计,指出了其中的漏洞,提出了采用分层设计的方法设计安全认证系统,完成了安全认证系统的软硬件设计,并分析了认证系统的安全性和所占有的处理器资源。首先,分析了现有的基于51单片机系统的安全设计,指出了其中的漏洞,提出了采用分层设计理论设计安全认证系统。其次,分析指出单向认证系统固有的缺点,采用质询——响应认证的双向认证模式实现系统的认证。并详细介绍了分层设计安全系统的步骤。第三,在采用了分层设计安全认证系统的基础上,分析了采用协处理器DS2460和存储器DS2432实现嵌入式系统安全特性的电路设计,采用SHA-1算法的认证技术保护了嵌入式系统在算法层、结构层、微结构层和电路层的安全性。第四,详细论述了安全系统软件的设计过程,包括将密钥和其他数据存入协处理器DS2460和存储器DS2432的预处理过程程序设计和认证过程程序设计,并调试验证了系统设计的可行性。最后,分析了系统的安全性和所占用的处理器资源。