电子密码锁故障分析及仿真测试报告.docx
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电子密码锁故障分析及仿真测试报告
电子密码锁故障分析及仿真测试报告
2013.11.15
项目基本信息
项目名称
基于51单片机的多功能电子密码锁
开发软件
Keil、Protuse
所用语言
C语言
项目测试时间
8周
测试参与人员分工
程序编写
编译仿真
文档编写
第一章引言
1.1目的
总结测试阶段所遇到的故障与解决方法，验证系统是否符合需求功能目标。
1.2背景
信息安全的泄露，引发了人们对安全保险的重视。
密码锁的出现满足了人们对信息安全的要求。
电子密码锁代替机械式密码锁，安全且美观，并弥补机械锁只有一个密码且密码不可改的缺陷。
伴随着科学技术的发展，大规模集成电路技术越来越成熟，单片机的问世，为带微处理器的智能密码锁的实现提供了可能，并在电子密码锁的基本功能上引入智能化管理、专家分析系统等功能，从而增加了密码锁的安全性、可靠性，使其应用日益广泛。
1.3测试对象
基于51单片机的多功能电子密码锁
1.4测试工具
Keil编译软件和proteus仿真软件
第二章前期测试
一、电路原理图及PCB图绘制
1.仿真调试阶段
1）所遇故障
（1）矩阵键盘初期，数字显示逐渐右移与习惯不符。
（2）ds1302程序在实物中可以使用在仿真时却不出效果。
（3）如何处理时间跟密码输入的切换。
（4）按键不灵敏。
（5）输入数字时显示数字，并不显示‘*’，存在一定的密码泄露风险。
（6）密码锁与时间切换，再次切换回来出错。
2）故障分析及解决方案
（1）按键按下，保存按下数字并显示。
初步思想：
定义六位数组table[6]，每次按键按下，都将按键值付给数组第一位，造成显示往右移，与习惯不符和。
例如按下0、1、2、3、4……如图
解决方法：
定义变量i,每次检测到按键按下，将键值赋给table[i++],i自加1。
当i大于5时，将i置零。
且在重新输入中将i置零。
（2）ds1302程序在实物中可以使用在仿真时却不出效果。
解决方法：
通过上网查资料，得出此由时序问题导致，通过仔细查阅DS1302的时序图，修改时序。
（3）如何处理时间跟密码输入的切换。
单独模块结果出来之后如何让时间显示模块与键盘输入模块切换。
初步思想：
将两个while
（1）{}部分写入一个程序，使用break，跳出一个循环然后进入另一个死循环，结果按键不灵敏。
解决方法：
上网搜索两个死循环之间的切换问题，找到定义变量flag0,让后再每个循环前加上if（flag0==0/1）判断进入那个循环。
（4）按键不灵敏。
初步想法是：
程序里包含了太多的延时。
解决方法：
减少延时时间尽量不用，将延时函数延时时间减短，将标志数增加。
（5）输入数字时显示数字，并不显示‘*’，存在一定的密码泄露风险。
问题显示：
解决方法：
查阅1602资料，知道‘*’在1602里是0x2a，这样就可以在显示的时候输入数据位“0x2a”。
（6）密码锁与时间切换，再次切换回来出错。
错误显示：
切换前
切换后
解决方法，回到源程序，手写流程图，根据流程图解决切换后时序问题。
修改将DS1302的初设值放在主函数最开始，不放入while
（1）循环中。
。
修改后：
再次切换试验。
2.绘制PCB阶段
由于本组成员均为接触过PCB版图的绘制，此次设计中我们采用了proteus中自带的一键生成PCB版图的功能。
在绘制过程中，由于初次接触该功能，发现仿真图中所用的元件并未完全导入ARES，如下图所示：
按键均未导入ARES中。
这说明按键并不在网表中，于是返回仿真图中查看发现按键没有网络标号。
添加网络标号后成功导入。
如下图所示：
在元件导入的过程中，软件提示需要对未封装的元件进行封装，如下图所示：
由于在默认的库里面没有对按键的封装，需要我们自己画一个按键的封装。
1.首先需要放置焊盘，如图所示：
在编辑界面中点击左侧工具栏中的
或
图标用于放置焊盘，这时对象选择器中列出了所有焊盘的外径和内径的尺寸，如图所示：
将第一个焊盘放在原点处，如下图：
单击工具栏中的
图标，切换为光标操作模式，选中刚才放置的焊盘，然后选择“Edit/编辑”中的“Replicate”菜单项，在弹出的对话框中进行设置，如下图所示，点击确定即可复制焊盘到指定位置。
按同样的步骤放置剩余焊盘。
2.分配引脚编号。
右键单击某个焊盘，在弹出的下拉列表中选择“EditProperties/编辑属性”项，在弹出的“EditSinglePin/编辑引脚”对话框中按下图进行设置，按照同样的方法可以完成其他焊盘的设置。
3.添加元件边框。
单击左侧工具栏中的
图标，并将左下角当前层改为丝印层
，画出元件边框。
如下图所示：
4.放置封装原点。
点击左侧工具栏中的
图标，在左侧列表框
中选择“ORIGIN”，单击第一个焊盘，确定封装原点。
如下图所示：
5.放置元件的“REFERENCE”。
在左侧列表框
中选择“REFERENCE”，在元件边框中单击添加“REFERENCE”。
如下图所示：
6.保存元件封装。
单击右键并拖动鼠标指针，将整个设计完成的封装选中，然后选择“Library/库”“Makepackage/创建封装”菜单项，弹出创建封装对话框，如图所示：
设置完成后，单击确定按钮将封装保存在“USERPKG”库中，以后就可以使用该封了。
完成按键的封装后，利用ARES的自动布局、布线功能完成PCB版图的绘制。
3.心得体会
通过本次电子密码锁的设计，我们复习了很多以前的知识，也学到了很多新的知识，明白了一个产品从最初的想法到设计需要经历的过程。
在本科的学习过程中，对于如何将按键号全部记录并显示在数码管上是将键号右移，这种方法显示数字与习惯不一样给人一种别扭的感觉。
在本次设计中，我们在本科的基础上进行了改进，做到了按下一位，在当前位显示，再有键值按下时在下一位上显示的效果，同时学习了如何将时间正确的显示在1602上。
在遇到问题时，结合原理一步步分析1602的时序，从而使结果能在protues中正确显示。
对于如何将键值显示到1602上，一般是按照习惯将键值一个个显示在所规定的地方。
经小组成员讨论后，我们决定将键值改为‘*’增加安全性，并且不影响键值的输入与比较。
这需要了解不同的数字在1602中显示时所对应的的十六进制数。
最后对于如何将这两个功能结合到一块，我们通过设定flag标志定义某按键按下时对应不同的功能函数，等等。
通过本次设计，我们了解了一个小项目的总体流程与应用，遇到问题该怎么解决。
在开始一个项目的时候，首先要明确项目的目的与要求，根据要求搜集资料，帮助我们构建思路框架，在有了初步的思路之后，通过搜集到的信息确定设计的备选方案，通过组内讨论与分析，最终确定设计方案。
随后，在方案的基础上，讨论设计的流程。
首先进行模块化设计，将目标产品的功能逐步实现，然后组合在一起进行整体调试，排除调试过程中出现的故障，修正与目标产品功能不符的地方，验证产品的稳定性和实用性。
在完成原理图的设计与调试后，进行PCB板的绘制，最后产生实物。
整个过程锻炼了我们“化整为零，再化零为整”的思维模式。
总而言之，通过这次实验课的学习，我们了解到仅仅能够依葫芦画瓢是远远不够的，我们应该做到的是学会思考，能够产生自己的想法，学会发现问题，解决问题。
第三章后期测试
一、测试情况及结果
按照功能需求分析上的要求，逐项测试各个功能是否实现：
功能测试情况概要
功能
基本要求
测试情况
测试通过
是
否
单个密码开锁
用户输入正确密码，开锁显示。
当用户输入密码错误时，提示错误。
6次
是
密码修改成功
用户修改密码后用新密码开锁。
3次
是
输入次数
输入密码多于三次后，报警。
3次
是
时间
正确显示时间。
3次
是
显示屏
能按要求显示所需字符。
3次
是
2、功能测评
1.测试方法
分别按照以下两种测试方案进行测试：
1 对照需求，进行功能测试。
2 随机测试，检验性能。
结合上述方法综合测试，得出更加准确的效果。
2.测试结论
1）功能性
密码锁系统正确的实现了密码锁的诸如开锁，重置密码，管理员解密，超次锁定报警的功能。
系统只设有一组可解除警报的密码，以及管理员密码，且警报会一直报警，知道管理员解锁。
2）易用性
现有系统实现了如下易用性：
操作按钮都会有相应的提示。
在保密方面存在缺陷。
第四章测试总结
通过本实验课（EDA）的学习，让我们复习了很多学过的知识并学到了许多新知识，同时锻炼了自己的动手和查阅资料的能力。
尤其是提高了在实际中解决问题的能力。
1、在设计中，我们学到了如何用C语言对单片机进行编写程序，熟悉了使用KEILC软件，并且加深了对单片机的编程技巧。
2、在整个设计过程中遇到了不少的问题，需要我们去筛选、查阅资料，并将理论结合到自己的设计中。
一步一步找出故障原因，并加以解决。
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