基于单片机的电子密码锁设计邹幼林基于单片机的电子密码锁开题报告Word下载.docx

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一、前言

锁具发展在我国有着悠久的历史，锁几乎与私有制同时诞生。

早在公元前3000年的中国仰韶文化遗址中，就留存有装在木结构框架建筑上的木锁。

但是其不堪一击只能作为象征性的锁，《辞源》曰：

“锁，古谓之键，今谓之锁。

”《辞海》解释为：

“必须用钥匙方能开脱的封缄器”。

锁自古以来就是把守门户的铁将军，人们对它要求甚高，即要安全可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。

随着时代的进步，科技的发展也有了长足的发展，相应的锁也有很多类型。

锁根据不同的作用和应用相应的也有不同的分类：

1、按锁的种类分有：

（1）挂锁：

分成铜挂锁、铁挂锁和密码挂锁，其主要规格有15、20、25、30、40、50、60和75mm。

（2）抽斗锁：

分成全铜抽斗锁、套铜抽斗锁，铝芯抽斗锁及左右橱门锁，其主要规格有φ22.5mm和16mm。

（3）弹子门锁：

分为单保险门锁、双保险门锁、三保险门锁和多保险门锁。

（4）插芯门锁：

也称防盗门锁，分成钢门插芯门锁和木门插芯门锁。

（5）球型门锁：

分成铜式球型门锁和三管式球型门锁，还有包房锁。

（6）花色锁：

分为玻璃门锁、连插锁、按钮锁、电器箱开关锁和链条锁，转舌锁等。

2、按锁的用途分有：

（1）进户门锁：

也称防盗锁。

进户门是每个家庭的大门，是家里家外的分水岭，它必须有一个特殊的功能，就是能起到保险、安全防范的作用。

进户一般有二扇门组成：

一扇铁门、一扇总门（通常是木门）。

对于铁门，要正反两面都能锁，总门木门一般安装大把手锁，这样能起到美观的作用。

（2）房间内门锁：

一般指卧室锁。

在房间里有保险功能，在房外用钥匙开启执手锁或同功能球型锁。

（3）浴室门锁：

其特点是在里面能锁门，外面带有应急开启装置，并有红、绿显示，或带“有人”“无人”显示的小型执手锁或同功能球型锁。

（4）厨房和通道锁：

它只是起着门拉手和防风作用，无保险功能。

它还适用储藏室和儿童房。

3、按材料分有：

（1）黄铜可制成AC、AB、PB、BN球型锁，其中AC、AB、BN电镀封闭油漆，BP电镀封闭抛光。

（2）不锈钢可制成SS、PS球型锁，其中SS砂纸打沙，PS布麻轮抛光封闭。

（3）紫铜SB布麻轮抛光分闭。

（4）原木、榉木，原榉木封闭（生产锁具选用的材料：

黄铜、紫铜、不锈钢、榉木、原木、大理石、铁皮，内心用钢板、锌合金）。

随着现代科技的发展和社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问题。

人们对它要求甚高，即要安全可靠地防盗，又要使用方便，这就要求我们本着这一原则能够更好的制作出安全又方便的电子密码锁，锁具的历史具有几千年，透过锁具也能了解到人类科技的快速进步，现代锁具发展了一百多年，人们对它的结构、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打开的方法和工具也层出不穷。

现代人类文明社会里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自己的行为，“非礼不为”，然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。

因此这使我们能更好的了解并制作出更符合人们当今安全可靠的锁具。

也使我们更加了解选择什么样的锁才能真正安全的，这也是广大消费者最为关心的事。

二、主题

1、密码锁的发展

目前，最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其机构简单、使用方便、价格便宜。

但在使用中暴露了很多缺点：

一、是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。

据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，故安全性低。

二、是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。

三、是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏。

四、是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用。

随着最近微电子技术的发展与应用，在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。

如指纹、眼底视网膜等来控制锁的开启。

即磁控锁、声控锁、超声波锁、红外线锁、电磁波锁、电子卡片锁、指纹锁、眼球锁、遥控锁等。

这些锁具有机械结构所无法比拟的高保密性能。

现代锁还可在特定的系统中、按设定的逻辑关系实现系统的程序控制。

门禁系统越来越发达,许多电子密码锁已相继问世。

如：

磁卡锁、声控锁、指纹识别、IC卡识别等等。

但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且仅供个人使用的箱、柜、房间等。

而且卡片式IC卡还有易丢失等特点，加上其成本一般较高，一个程度上限制了这类产品的普及和推广。

随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。

电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。

如果采用4位密码，则密码组合可达到104，每增加1位密码，密码组合就增加10倍。

2、电子密码锁发展的原因

电子锁是采取电子电路控制，以电磁铁或者卫星电机和锁体作为执行装置的机电一体化锁具，相比传统的机械锁具，电子锁不使用金属钥匙，保密性、精度都有很大提高。

电子工业的诞生，使得以微小电量驱动机械成为可能，于是有了电子锁一日千里的跃进。

随着信息技术的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，在这一进程中，单片机起到了举足轻重的作用，单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。

尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件，CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。

同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。

而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲：

一块芯片就成了一台计算机。

它的体积小、质量轻、价格和开发提供了便利条件。

单片机是靠程序的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，还可为学习方面的应用加上一些独特的功能。

电子密码锁的发展另一原因是因为弹子锁由于结构上的局限已难以满足当前社会管理和防盗要求，如：

宾馆、办公大楼、仓库、保险柜等由于人员的变动，开锁的钥匙也不再是只有一人拥有。

购得新居的家庭，由于装修施工等入住时也要把原有的锁胆更换，日常的生活和工作中,家庭或者学校，单位部门的安全防范及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。

若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙,使用极不方便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。

因此随着科学技术的不断发展，人们对于平常生活中的安全保险器件的要求越来越高。

为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。

密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。

随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。

随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。

但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。

而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。

加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。

机电一体化的电脑密码锁其功能大大超过弹子锁，且能更安全可靠。

其特点如下：

1、保密性好,编码总量达10亿种,远远大于弹子锁。

使随机开锁成功率几乎为零。

2、编码可变，这就避免因人员的更替而使锁的密级下降，且有利用户编制易于记忆的密码。

3、误码输入保护。

三次输入错码发出警声并关闭主控电路。

4、停电不丢码。

鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。

4、电子密码锁的前景展望

当今社会光电技术的应用已经非常广泛,尤其是在光纤通信技术、远程遥控技术、雷达探测技术、自动控制技术以及光电检测技术等方面,对于光电技术的依赖越来越大。

光电技术是具有广阔前景的一门新型技术,因为光的传播速度快,同时又不容易受干扰,还具有极大的信息承载量,如果选择用光作为信息的载体,可以想象得出我们的世界将会变得如何的方便快捷。

电脑密码控制器是以微处理器和数字存储器为代表,采用了当今高新科技、最新优化软件设计而成,所追求的高保密性、高可靠性和广泛的适用性,特别是在区域管理和集中控制防盗中显示出诸多优势,是一种现在比较流行的系统

智能密码锁的系统由智能监控器和电子锁具组成。

二者异地放置，智能监控器供给电子锁具所需的电源并接收其发送的报警信息和状态信息。

这里采用了线路复用技术，使电能供给和信息传输共用一根二芯电缆，提高了系统的可靠性、安全性。

出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。

总之，随着技术的不断发展，密码锁将朝着高保密性、高可靠性和广泛的适用性的方向发展。

三、总结

电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或者芯片工作，从而控制机械开关的开闭，完成开锁、闭锁任务的电子产品。

它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。

现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。

其性能和安全性已大大超过了机械锁，主要特点如下：

⏹保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。

随机开锁成功率几乎为零。

⏹密码可变。

用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。

⏹误码输入保护。

当输入密码多次错误时，报警系统自动启动，防止试探密码。

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２．开题报告：

一、课题的目的与意义；

二、课题发展现状和前景展望；

三、课题主要内容和要求；

四、研究方法、步骤和措施

开题报告

一．课题的目的与意义

并由此我们能更加加深理解单片机的原理应用。

二．课题发展现状和前景展望

从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库。

键盘式电子密码在键盘上输入，因而易于掌握，其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失（除了忘记），难以被窃（除非自己泄露）。

键盘式电子密码锁也在不断发展中，如“任意设定密码”技术使得被授权人可以根据自己的需要或喜好设定密码，常用常新；

而“自动更改密码”技术使得本次输入的密码将自动更改成下次应输入的密码，更改的规律不为他人所知，因而不怕旁观者窥测；

独出心裁的“键盘乱序显示”技术使得键盘上的固定键位每次显示出的字符不固定，并且显示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁观者看见操作动作也难以窥测出密码；

“多重密码设定”技术使得单组密码不一定有效，适合多人分权使用，需要输入两组以上的密码才被认可，大大提高了保密性，如果限定输入这些密码的先后顺序或时间区段，则保密性还可提高。

在输入密码的过程中，为了限制试探密码的企图，通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确，即“封锁”键盘，不再接受输入操作。

总之，尽管新式电子防盗锁层出不穷，但键盘式电子密码防盗锁仍然“老树发新芽”，不仅在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段。

电脑密码锁由于其自身的优势，将会越来越走进更多的家庭。

三．课题主要内容和要求

3.1本设计的主要内容

本次设计在PROTEUS模拟仿真软件上，以单片机AT89C51作为本设计的核心元件，实现基于单片机的电子密码锁的设计，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I／0端口，及其控制的准确性通过软件程序来控制整个系统实现电子密码锁的基本功能。

其主要具有如下功能：

本设计的密码锁具有佩带UPS的电源系统，可在市电停电时自动启动备用电源。

设计的密码锁具有自动报警、修改密码、错误警告、控制开锁、防探视等功能。

本设计采用了矩阵键盘电路，使用方便。

为了便于显示，本设计采用LED数码管显示。

设计主要由三部分组成：

4×

4矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。

另外系统还有LED显示灯，报警蜂鸣器等。

3.2本设计的主要要求

（1）总方案的确定

一种方案是以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制。

采用数字密码锁电路的好处就是设计简单，但是操作过程复杂，而且可靠性不高。

一种是以单片机为核心的控制方案。

利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加掉电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。

电路由两大部分组成：

密码锁电路和备用电源（UPS），其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。

密码锁电路包含：

键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。

通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案

（2）系统框图

系统设计框图

（3）单片机的选择

AT89C51是由美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含4kb的可反复擦写的程序存储器和12B的随机存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可灵活的应用与各种控制领域。

（4）硬件设计

密码锁硬件电路外围电路包含：

键盘电路、开锁电路、报警电路、数码管显示电路、电源系统电路。

电源系统电路：

为了防止停电情况的发生，本电路后备了UPS电源，它包括市电供电电路，停电检测电路，电子开关切换电路，蓄电池充电电路和蓄电池组成。

键盘电路：

键盘在单片机应用系统中，实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的主要手段。

键盘按电路结构可以分为独立式按键接口和矩阵式键盘两大类。

由于每个按键需占用一根I/O口线，在按键数量较多时，I/O口浪费大，电路结构显得复杂。

因此，此键盘是用于按键较少或操作速度较高的场合，因此我选择矩阵式键盘。

数码管显示电路：

同键盘一样，显示器也是人机交流的重要组成部分。

计算机的运行结果和运行状态可以通过显示器显示出来。

单片机应用系统中常用的显示器有LED和LCD两种方式，LED数码显示最为普遍，但由于低功耗的要求，LCD显示器越来越被广泛地使用。

在本节讨论LED数码显示技术。

开锁电路：

当用户输入正确的密码后，通过单片机发送信号给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸和，从而达到开锁的目的。

电磁锁的选用要视情况而定，但是吸合力要足够且有一定的余量。

报警电路：

系统设计时考虑到防盗而设计了报警电路，由蜂呜器发声进行报警，蜂鸣器接在MCU的P0．3引脚上，通过PNP型3极管做电流放大L_71，因此可以通过单片机控制蜂鸣器的频率及蜂鸣时间。

当连续3次出现密码错误时，则系统会长时间发出双频报警音，此举是为了防止别人非法试探开锁。

（5）软件设计

本系统程序大部分使用C语言编写，C语言是一种高级程序设计语言，它的优点是C语法限制不太严格，程序设计自由度大，C语言适用范围大，C语言在很多方面都可以用，不仅仅是在软件开发上，各类科研都是需要用到C语言的。

可移植性好，单片机以及嵌入式系统都可以用C来开发。

本系统软件包括主程序模块、键盘扫描模块、密码比较判断模块、修改密码模块、显示模块、智能报警模块及延时程序等模块。

主程序模块:

该模块的功能包括定时器及数据缓冲区初始化、本机初始密码设置及键盘扫描模块、智能报警模块、延时程序调用等功能。

键盘扫描模块：

该模块具备判断键盘上有无键按下、去抖动影响、逐列扫描键盘以确定被按键的位置号即行列号、形成键值并将键值存人指定的数据缓冲区中、判断闭合的键是否释放等功能。

修改密码模块：

该模块的功能是修改没置密码。

密码修改程序要求密码要输入两次，程序将两次输人的密码比较一致时，即用此密码代替原先的密码，如果两次输入的密码不一致，则“error”提示，并且返回，这样就避免了修改密码的随机性。

密码比较判断模块：

该模块的功能是将键盘输入的密码与设定的密码进行比较，著密码正确则开锁；

若不正确，则密码输人次数计数单元计数如达小到3次，返回键盘扫描模块；

若计数已达3次，则调用自动报警模块。

智能报警模块：

该模块采用软件延时的方法，使P0.3。

口线输出双频方波，控制扬声器发声，达到现场报警的目的。

显示模块：

该模块的功能是显示提示信息如：

输入密码“input”,操作通过“pass”,操作错误“error”,输入旧密码“old”,输入新密码“ne”,再次输入“again”等信息时使用的是动态显示。

四．研究方法、步骤和措施

1、研究方法的选择

以往传统的设计方法是数字逻辑电路控制，设计简单，但是电路复杂，因此导致操作过程复杂，不便于调试。

我现在选择以单片机为核心的智能测量系统，它作为小型测试系统，具有结构简单、价格低，测量参数少、功能相对简单等特点。

本次设计选用Proteus软件辅助设计与仿真调试。

Proteus是一个完整的嵌入式系统软件、硬件设计仿真平台，他包括原理图输入系统ISIS、带扩展的ProSpice混合模型仿真器、动态器件库、高级图形分析模块和处理器虚拟系统仿真模块VSM。

对于电子系统设计来说，原理图编辑器ISIS是一种非常简单易用而且功能强大的原理图编辑工具。

Prospice整合了SPICE的仿真模型---一种工业标准的SPICE3F5的仿真模型。

RESPCB的设计采用了原32为数据库的高性能PCB设计系统，以及高性能的自动布局和自动布线算法。

PROSPICE的现代化图形界面有大量的标准化仿真模型库，所有的主模块都采用系统化设计，最大可能的保证了互操作性和兼容性。

系统运行环境为如WINDOS98/ME/XP或更高版本。

经过20年的不断完善，在全世界30多个国家有数以千记的用户在使用该软件。

2、具体步骤如下:

（1）明确课题任务及要求，搜集课题所需资料，掌握资料查阅方法。

（2）选用ATMEL公司的单片机AT89C51，以及选定其他电子元器件。

（3）使用Protues设计硬件电路原理图。

（4）使用KeiluVision3软件编写单片机的C语言程序、仿真、软件调试。

（5）系统联调，使用protues仿真软件调用KeiluVision3生成的文件进行模拟软、硬件调试。

（6）总结实验结果，整理资料，撰写毕业设计说明书。

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评