基于多种通信方式的密码锁系统设计.docx
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基于多种通信方式的密码锁系统设计
（一）调查目的1
（二）调查范围1
（三）调查意义2
二、系统构建2
（一）密码锁功能2
（二）系统构成部分3
1、主机的主要组成部分3
2、从机的主要组成部分4
三、电路硬件的构造4
（一）控制模板的设计4
（二）红外发射装置和红外接收装置的设计4
（三）显示器电路的设计5
（四）电磁锁电路的设计7
（五）报警器的设计8
（六）键盘的设计10
四、系统的组成12
（一）系统组成12
（二）硬件电路13
五、软件的开发14
（一）主机软件运用14
（三）从机软件运用14
五、结论15
参考文献16
基于多种通信方式的密码锁系统设计
摘要：
本论文主要研究的是一个以C51单片机为核心的密码锁设计。
系统的硬件电路主要是由主要机电路和从要机电路组成。
其中，主机电路主要由主单片机、红外线接收电路、液晶显示器电路、按键控电路以及报警线电路组成；从要机电路是由从单片机、红外线发射电路和按键线电路等组成。
本设计的可以实现从密码输入、密码的显示、开一些锁、要事报警。
本设计方案合理真切、实用性高、安全性能较好，可以在工农业技术、通讯技术，家用的密码锁和门锁系统等方面多种领域中使用，提高使用率，方便人们生活。
关键词：
单片机密码锁，红外线，蓝牙
Designofcryptographiclocksystembasedon
multiplecommunicationmodes
Abstract:
ThispapermainlystudiesthedesignofacryptographiclockbasedonC51singlechipcomputer.Thehardwarecircuitofthesystemismainlycomposedofthemainmachinecircuitandtheslavemachinecircuit.Amongthem,thehostcircuitismainlycomposedofsinglechipcomputer,infraredreceivingcircuit,LCDcircuit,keycontrolcircuitandalarmlinecircuit;theslavecircuitiscomposedofsinglechipcomputer,infraredtransmittingcircuitandkeylinecircuit.Thisdesigncanrealizepasswordinput,passworddisplay,unlocksomelocksandalarmaboutimportantmatters.Thedesignschemeisreasonable,practicalandsafe.Itcanbeusedinmanyfields,suchasindustrialandagriculturaltechnology,communicationtechnology,homepasswordlockanddoorlocksystem,toimprovetheutilizationrateandtofacilitatepeople'slife.
Keywords:
SingleChipMicrocomputerPasswordLock,InfraredRay,Bluetooth
一、绪论
（一）调查目的
每天的生活日常中,住宅里与有些部门的安全防范、某些单位的文件档案类、财务报表和某些个人资料的保存都是以加把锁的办法来保护这些问题。
假如使用传统的钥匙来开锁，我们都常常需要携带很多把钥匙,叽里咣啷的，使用极不方便,而且钥匙丢失后安全性即大打折扣。
所以某些具有防盗声报警声等等功能的电子类密码锁替代类的密码产量变少、安全性能差的普通式密码锁已是必然趋势的方向。
随着科学技术的不断发展不断进步，人们开始对对日常生活中的一些安全保险东西的要求越来越高，越来越强。
所以为了满足人们对一些锁的使用技能，增加它的某些安全技能，用高强的密码来代替钥匙的所谓保护技能的密码锁从中开始发扬光大。
“保护”锁所谓的密码锁基本上具有安全性能高、生产成本比较低、功能效率消耗的慢、极其容易操作、只要所谓的记住你所涉及的密码就能打开锁这些优点，所以使用的方向尤其多。
（二）调查范围
目前我们使用的电器密码锁大多数是在基于单片机的技术，是在以单片机为基础的主要重要的器件，其中编码器与解码器成为主要，并且运作构造软件方式。
由于电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机的性能不断变好，性能的价格也比之前有所提高提高，基本技术方面也日趋完善起来。
由于某些C51单片机它含有这些特点比如体积小、质量轻、价格不贵、功率消耗也低、控制功能方面也较强，尤其是运算速率特别快等这些显著的特点，因此用于在我国经济建设、军事建设和家用电器方面等等一些领域大豆得到了特别广的应用。
（三）调查意义
我所设计的就是利用某些单片机和附加的电子元器，利用展现对有效数据的采集和控制算法的技术上，来解决某种能够表现实际功能，收取并提高大家对整体的电路设计和掌握把握能力，从而理解整个单片机系统设计流程，和某些电路板的实际的操作能力和调觉的能力。
同时我们更应该加强对某些数字等电路、一些单片机和特殊的微机原理等方面的课程知识的学习与应用，从而提高工作能力，解决一些不必要的某些麻烦，这也可以为同类性能的产品得到一个更加进一步的发展基础，从而能够奠定一些理论和有些实践的基础方面，基本优势比劣势多的多。
二、系统构建
（一）密码锁功能
对于密码锁来讲，它主要的基本功能有如下：
（1）定制密码：
我们在一些设计技术中想定一组最初的简单密码，普通用户都可以自己通过从鼠标键盘等方法中的修改键来修改这些密码，简便又好使用，大大提高使用率；
（2）有效显示密码的输入：
通常为了确保我们能否有效的按下某些键来以防止自己设施的的密码被别人知道，基本上我们都会在一些有效的在电视显示路中设定了叫做液晶显示器，这也是我们所能见过不少的东西，即表示在通讯的时候并不显示我们能够按下的某些固定的标点数字符号，而是在录入密码的第一位的时候，显示器中通常显示一个字符号“*”来给我们显示，从而确保密码不会被有心的人知道，然后结果我们都可想而知，后果不敢想；
（3）录入错误密码提醒的报警显示：
当我们一般不小心录入一个错误密码的时候，里面所构造的系统即将会显示报警提示，警报声音响起的话，我们就很清楚知道哪一边有危险的事情发生，这也起到提示作用，有利大于弊。
（二）系统构成部分
通过以上一些功能的表述，我们整个系统一般可以分为两大部分，也就是所谓的主机接收信号电路和从机发射信号电路。
主机接收信号电路是由一些单片机来输入的具有有效的密码录入、密码表示、开一些锁、报警声音和由于红外线而摄入的某些接收的电路等等这些部分组成，我们主要解决的是这台机的键盘的开锁功能和接收以后的开锁功能。
从一开始的机发射线电路是由最初的单片机所具有的密码录入、部分红外线发射的一些电路组成，基本上都是将密码从红外线中发送出去，然后从主机的某些部分的红外线接收的地方，通过信号的接收去向，从而能能够解开我们所需要解决的锁，轻易又方便。
（1）主机接收线电路。
主机接收线电路主要是由STC89C51单片机组成，它主要的功能结构如下红外线的接收装置、键盘、液晶显示器、报警器、电磁锁和复位电路等零件。
这是其部分的电路的结构图。
（如图1所示）
图1：
主机的主要组成部分
（2）从机发射线电路。
从机发射线电路基本上是由STC89C51单片机，红外线发射装置，键盘，复位电路等组成。
该部分的电路的结构图。
（如图2所示）
图2：
从机的主要组成部分
三、电路硬件的构造
（一）控制模板的设计
AT89C51这是一种携有4K字节符的闪存而又可编程可擦除得只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）具有那种极低的控制电压，但又具备其最高性能的CMOS8位的微处理器，我们通常所称为的叫做单片机处理器。
其中ATMEL中的AT89C51这是一种以一种极高效率的控制器，能够掌控一些技能，然而AT89C51的单片机这是拥有很多种嵌入式的方法技能，能够为我们的所要的控制系统提供了一种价美物廉的优惠方案，这也就是为什么我们会选择此款单片机的原因所在吧，既省钱有便利何乐而不为呢？
这也为我们所制造的所研究的密码锁奠定了基础！
（二）红外发射装置和红外接收装置的设计
红外线遥控系统一般主要是由红外线发射装置跟红外线接收装置这两大部分组成。
主要常常为了使我们所接收的某信号得到一种较好的发送性质，再来回的接收和传送之间能起到一种好的沟通桥梁，就像一种隐形的链接装置一样，能使发送的一端有最初的基带中显示的二进制信号转变为某些脉冲串的信号，从而能够通过某些红外线的发射管中发射出信号，然后解释信号传送，这样的装置就能起到一种基础的功能。
首先我们可以了解一下这所谓的发射和接收装置是如何实现的呢？
（1）红外线发射装置。
红外发射装置主要是由键盘电路、电源线还有某些应用电路组成这也是主要的构成部分。
我们通常所使用的某些发射器主要就是红外线发光的二级管，它是由那种录影摄像机像机、音响设备、空调遥控器器等各种能感应到红外线装置的遥控的系统我们不得不需要的电子器件装置设备。
它主要的将脉冲编码的遥控设备指示令，通过从用红外线发光中的主要二极管，从发射出来的红外线去掌握它的受于控制的装置器件，因此受控的装置中大多数都具备一些相应的红外线光元—电转换的器件，从而我们可以通过这些相应的特殊的某些光原信号转变为接收的电信号，这样我们就能去完成发射的技巧，从而进行下一步的策划方案。
而我本刺论文主要就是采用了红外线发光中的二极管SE303·PH303装置进行研究，从外形看来还真能够与现在所接触的发光的二极管LED有相近的地方，也可以说是双胞胎吧，都能够发出所谓的红外线（其中我们大概了解到红外光线几乎接近于0.93m，这也是我们都难以用肉眼所能研究和测量的）。
（2）红外线接收装置。
红外线接收装置通常是用一种一红外线接收的装置头端组成的接收信号电路。
这个与红外线发射装置有所不同，其主要的组成部分相对于发射装置比较简单，其中包括我们经常使用的红外线接收中的接收二极管和我们不常见的光电三极管等，这样的装置来讲接收的部位较少但却概率比较大。
就像发射装置一样它有好多种的装置设备通过他们的所接受的信号通过某种相应的链接方式来传送出信号，使得信号能准确找出相应的位置，接收装置接收的部位少到时所有的信号都能从他里面接收这样的话能够减少信号即红外光线的失误性。
所以本次论文我主要的采用的就是PD204-6B红外光线接收管，小巧又方便而且准确性较高，这样的装置也挺适合我们所设置的密码，高效而又方便。
（3）显示器电路的设计
显示器（display）我们通常叫他为监视器。
显示器它是属于我们电脑计算机中的的I/O设备，也就是输入输出设备。
它是一种将一定的电子文件通过我们所设置特定的传输设备显示到屏幕上再反射到我们眼球的一种常用工具。
液晶显示器主要是一种很特殊的物质。
它既像液体一样能流动，又具有晶体的某些光学性质。
液晶由奥地利的一位植物学者Reinitzer发现的，它是一种在固体也液体之间不断徘徊的物质，具有规则性分子排列的有机化合物，液晶分子的排列有一定顺序，而且这种顺序是向着对外界方面的控制，就像一些高温的温度还有那种电磁场上的的变化都使他非常而又十分的敏感。
所以液晶显示器主要在电场的控制下，分子会以一种逐渐的方式来进行无理由的排列，而且这种变化都是不规则的，毫无逻辑可言，这样的话不仅影响到它的光学性质反映，而且也好控制，所以我们通常把他称之为叫电光效应现像。
我们通常在两片玻璃基板上装有配向膜，液晶会沿着沟槽配向，由于玻璃基板配向沟槽偏离90°，液晶中的分子在同一平面内就像百叶窗一样一条一条整齐排列，而分子的向列从一个液面到另一个液面过渡时会逐渐扭转90°，也就是说两层分子的排列的相位相差90°。
一般最常用的液晶型式为向列液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1-10nm（1nm=10Am），所以他在不同电流和电场作用力下，液晶分子会呈现出那种叫做做规则旋转90度排列，这也是特别之处的地方。
显示器所能够产生的透光度的差别，在这种一般的电源开和关的作用力之下会不由自主的产生出那种不由分说的画面，有时昏暗有时明亮，这样的区别也是显而易见的，所以用此原理来控制好每一个像素方为，从而便可以构成成自己所接受的显示器。
而我们现在所处理的显示器，他主要是由是单片机中的起到输出地位的硬件，然而我们现阶段主要通常使用的显示器由有LED显示和LCD显示两种。
LCD（如图3）它的优点主要就是机身薄，占地小，辐射小，价格便宜，能够给人以一种健康产品的形象。
但是液晶显示屏不一定可以能够保护到眼睛，这个就是需要看各人使用计算机的习惯，主要适合于室外大屏幕展示。
LED它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。
最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。
图3：
LCD
（4）电磁锁电路的设计
电磁锁，我们通常称为磁力锁，它的设计方法跟磁铁有相似的地方，主要就是利用电生磁的方法原理构成，每次通电的时候，当电流通过钢片的时候，电磁锁能够产生较大的吸力力，然后紧紧地吸住铁板从而达到达到锁门的效果，还比如说你那拿一块钱的硬币和一块磁铁一般，只要一但接触之后相互吸引，短时间内不宜将他们扒开，这也是所谓的锁门效果。
只要小小的电流电磁锁就一定能够会产生强大的磁场力，然后把我控制住电磁锁电源的门禁从而开始识别出各种系统识别人员正确后即断电，电磁锁失去吸力即可开门，否则的话即使用力掰也无力回天的样子。
然而在我的设计中可以将在开锁部分中采取一些必要要的电磁继电器，同样已电磁铁的原理来设计。
我们可以使用那种通过单片机的方式来进行来控制他内部中的圈线，然后进行断电的作用通断电，使他不断地控制其触点的吸合与断开之间徘徊。
继电器这是一种电子控制器件，我们能够通常在某些领域方面能够应用于自动控制电路线中，但是它实际上是使用了比较小的电流来去控制那种与他抗性的较大电流的一种方法，我们可以把它简称为“自动开关使用器”。
所以我们在一般的电路中都能够起到一种不断自动调节而且安全又高能方便转换转换电路设备的作用。
我们通常将电磁锁主要适用于户内高压开关设备的前后柜门需要闭锁部位实现联锁，防止误操作的发生，是发电和供电部门不可缺少的闭锁装置。
另外，为了能够适应综合自动化变电站的需要，某系的电磁锁也一定力度上增加了锁内辅助接点，能在锁具的合分位置给用户提供一对相应的开关接点，不仅便于用户锁具相互联锁及综合自动化采样，而且避免了走空程，是现代化变电站设备理想的闭锁装置，对我们的作用极其有效的高。
（5）报警器的设计
报警器它是一种能够避免和回避某事件发生所造成的后果，通过我们以一些所能看的见得或听得到东西比如声音、光、气压等形式从而能够第一时间来提醒或警示我们，为了防止或者一些不必要的后果和伤害，能够让我们准确采取措施或者使用某种行动的电子产品就像报警器（alarm）一样，这也起到一种提示作用。
然而报警器主要分为机械式报警器和电子报警器，他们各有各的优劣势。
随着社会科技的不断进步与发展，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，现在经常都适应应用于系统机械故障、安全意识防范、交通工具运输、医疗的救护、救灾救护和某些能感应检测等一些领域应用的比较广一些。
现在的的社会也几乎离不开报警器的所在，它是与社会生产密不可分，也跟我们的生活息息相关，要不然没有提醒的话，社会生活秩序讲乱了套。
现在报警器种类也比较多，比如：
门磁感应器和煤气感应报警器。
而我所设计的主要在于在报警部分，那是使用的是一种叫做蜂鸣器的电子元件。
电磁式蜂鸣器，它的工作原理是主要地通过一些通电导体会产生磁场的特性，利用用一个固定的永久磁铁和通电导体，然后产生的某些磁力，从而推动固定在线圈上的鼓膜。
通过从单片机最底层的方向发出一些我们所知的信号，然后经过一个类似于三极管的装置，通过向放大镜一般进行一系列的操作，然而放大后再驱动蜂鸣器，这样的话能够使整个系统都能产生一种报警的状态，从而大大的能够提高效率增加我们的信心，起到一种保护作用吧！
图4：
报警器的示意图
报警器根据其使用环境的不同可分为以下几种类别：
家用报警器、商用报警器、火灾报警器、温度报警器、烟雾报警器、气体报警器、声光报警器还有双网报警器。
不同的报警器有不同的作用。
1、气压式免安装通过先进的空气压力检测技术，真正实现免安装。
从而保证车辆的原装电路不被破坏。
2、双鉴传感技术内置空气压差和振动传感器，通过短信或遥控器设置双鉴报警。
也就是要在一定时间内触发振动和压力才通过短信和电话报警。
以减少因打雷、放鞭炮和旁边车辆经过或其它因地面振动而产生的误报。
3、防盗、防劫车辆进入“设防”状态后，如有警情，新型GSM防盗器会立即拨打车主预设的报警电话（手机、座机等）报警，或短信息告警。
出声光警示。
当发生抢劫、抢车时，司机可按下隐蔽按钮或遥控器上求助按钮发出报警，接警电话可立即对被劫车辆进行熄火、监听等操作，同时锁断汽车电路、油路，让车辆在未解除警报前无法启动。
4、手机设防优先预设手机设防后，禁止遥控器的所有操作。
必须使用预设手机撤防，提高安全等级。
5、手机设防撤防零费用使用预设手机拨打主机电话号码振铃1-3次挂机为设防，振铃4-6声挂机为撤防。
完全免费。
6、远程控制电话报警后，车主可用电话监听车内动静，便于确认警情，还可用电话进行车辆的布防、撤防、开/关锁。
并能对车远程控制，如命令熄火。
7、车载电话完备的车载电话功能，让驾驶更加舒适、安全。
8、中控门锁自动化关门20秒后，中控锁自动锁门，确保行车安全。
9、智能化平台多方位报警发生警情时，系统通过手机网络，用短信告诉车主具体警情（如“振动报警”、“气压报警”）；只要手机有网络覆盖，报警时不受距离限制。
10、GPS（卫星定位）定位更准确内置GPS地图，完全不依赖于服务营运商，不需要交月租费、GPRS流量。
完全自主查询，一条短息就能知道爱车的准确地址，
11、万能学习如果你车已经配备现场报警防盗器，那么我们的报警主机就是你的GSM防盗伴侣。
为了解决随身带多套遥控器的麻烦，你可以将你原车的遥控器学习到我们的报警主机内。
通过原车配备的遥控器控制我们的主机。
需要说明一点，这样遥控器的安全等级也就降低到原配防盗器的安全等级。
本主机还是接受手机优先的安全模式。
（6）键盘的设计
所谓的键盘我们通常是用于操作设备运行的一种指令和数据输入装置，也指经过系统安排操作一台机器或设备的一组功能键（如打字机、电脑键盘）。
键盘也是组成键盘乐器的一部分，也可以指使用键盘的乐器，如钢琴、数位钢琴或电子琴等，键盘有助于练习打字。
键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。
还有一些带有各种快捷键的键盘，但起初这类键盘多用于品牌机，并曾一度被视为品牌机的特色。
随着时间的推移，渐渐的市场上也出现独立的具有各种快捷功能的产品单独出售，并带有专用的驱动和设定软件，在兼容机上也能实现个性化的操作。
图5：
密码锁的示意图
密码锁的密码通常都只是排列而非真正的组合。
部分密码锁只使用一个转盘，把锁内的数个碟片或凸轮转动；亦有些密码锁是转动一组数个刻有数字的拨轮圈，直接带动锁内部的机械。
（如图5）
密码锁也有好多种方式，比如：
1、最简单的密码锁，常见於低安全设定的单车锁，使用多个拨圈每个个圈的中间有凹位。
锁的中心的一条轴，上有数个凸出的齿，用来卡住拨圈。
当拨圈转到正确的密码组合，锁便可以打开。
这种锁是最容易打开的。
很多这类锁根本无需知道密码都能开启。
除非它的内部组件造得完美无瑕，否则只要把轴向外拉，其中一个齿便会比其他更为拉紧拨圈。
这时轮动被拉紧的拨圈，直至听到小小的「卡」声，表示这个齿已进入了正确的凹位。
重覆这步骤，很快便可以把锁打开。
2、机械密码锁比较稳定、耐用，而且不需要电源。
但是操作方法学起来比较慢、操作不方便、修改密码需要专业人员。
3、电子密码锁具有操作快、修改密码比较简单随意、只需输入0—9数字即可开锁等优点。
虽说这几年电子密码锁的价格降了，质量也提高了，但是因为比较复杂，所以稳定和耐用性不如机械密码。
4、刷卡式密码锁可以用自己的IC卡来开保险柜的门，操作简单，但对IC卡的要求比较高，如果和强磁的物体接触，IC卡有可能磁性减弱，无法打开密码锁
5、指纹在这个世界上很难找到一样的，所以就把指纹识别技术运用到了保险柜上，保密性强，易用。
不过对手的干湿度要求比较严！
对手指放的位置的识别也比较呆板！
就算是同一手指，如果输入指纹前和开门前放的位置不一样，就有可能会识别失败！
而本文我主要是这机械式采用3×4矩阵键盘，其中矩阵键盘是将I/O线的一部分作为行线，然而另一部分作为列线，按键设置在行线和列线的交叉点上，它主要是通过检测键盘没有闭合或者是否确定向关联性然后使用一定的技巧链接。
通常因由于各种机械式的不同着落点，为了避免一次性的影响闭合引起CPU多次处理，所以我们通常处理一些通常抖动措施，来避免使其有错误复杂性，而导致的一系列问题，也是我想要解决的地方。
好的密码锁也能够使我们有些安分避免一些错误的决定，所以安全性也是我们所要加强的。
三、系统的组成
（一）系统组成
图6IC卡系统示意图
IC卡也称智能卡。
它是将一个微电子芯片嵌入某种类似的标准的卡基中，做成卡片形式。
智能卡与读写器之间的是以接触式通讯方式来协调、我们通常把智能卡分成接触式IC卡、非接触式IC。
智能卡由于其固有的信息安全、便于携带、比较完善的标准化等优点，在身份认证、银行、电信、公共交通、车场管理等领域正得到越来越多的应用，例如二代身份证，银行的电子钱包，电信的手机SIM卡，公共交通的公交卡、地铁卡，用于收取停车费的停车卡等，都在我们生活中起到多数作用。
智能卡是后面出现的出现的又一种信息载体。
它是指集成电路卡，他也是一般常见的卡片，其中主要采用射频技术与支持IC卡的读卡器进行通讯。
它通常与其他此条性的的卡不同，因为他们一般通过卡里的集成电路存储信息，而磁卡是通过卡内的磁力记录信息。
卡片的成本一般比磁卡高，但保密性更好。
非接触式IC卡又称射频卡，成功地解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。
主要用于公交、电信、银行、车场管理等领域。
主要的功能包括安全认证，电子钱包，数据储存等。
常用的门禁卡、二代身份证属于安全认证的应用，而银行卡、地铁卡等则是利用电子钱包功能。
我们通常将它使用在各种企业方面，有银行，有公交，有电信，有企业，所接触的卡片基本上我们都有所接触。
1、电信通用版IC卡IC电话卡也叫集成电路卡，在其卡面上镶嵌着一个集成电路芯片。
使用IC电话卡插入电话机读卡器，实现通话，并由话机自动削减卡内储值的公用电话叫IC卡公用电话，相应的电话卡叫IC电话卡
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