基于單片機控制的電子密碼鎖的設(shè)計--開題報告.doc

精品文檔棗 莊 學(xué) 院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目： 基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計 姓名： 許艷 學(xué)號 : 201105310135 年級： 2011 專業(yè)： 電子信息工程 指導(dǎo)教師：姓名 高珊 職稱 講師 學(xué)科 信息處理技術(shù) 棗莊學(xué)院教務(wù)處制2013年 2月25日說 明一、開題報告前的準備畢業(yè)設(shè)計（論文）題目確定后，學(xué)生應(yīng)盡快征求導(dǎo)師意見，討論題意與整個畢業(yè)設(shè)計（論文）（或設(shè)計）的工作計劃，然后根據(jù)課題要求查閱、收集有關(guān)資料并編寫研究提綱，主要由以下幾個部分構(gòu)成：1研究（或設(shè)計）的目的與意義。應(yīng)說明此項研究（或設(shè)計）在生產(chǎn)實踐上或?qū)δ承┘夹g(shù)進行改革帶來的經(jīng)濟與社會效益。有的課題過去曾進行過，但缺乏研究，現(xiàn)在可以在理論上做些探討，說明其對科學(xué)發(fā)展的意義。2國內(nèi)外同類研究（或同類設(shè)計）的概況綜述。在廣泛查閱有關(guān)文獻后，對該類課題研究（或設(shè)計）已取得的成就與尚存在的問題進行簡要綜述，只對本人所承擔的課題或設(shè)計部分的已有成果與存在問題有條理地進行闡述，并提出自己對一些問題的看法。3課題研究（或設(shè)計）的內(nèi)容。要具體寫出將在哪些方面開展研究，要重點突出。研究的主要內(nèi)容應(yīng)是物所能及、力所能及、能按時完成的，并要考慮與其它同學(xué)的互助、合作。4研究（或設(shè)計）方法?？茖W(xué)的研究方法或切合實際的具有新意的設(shè)計方法，是獲得高質(zhì)量研究成果或高水平設(shè)計成就的關(guān)鍵。因此，在開始實踐前，學(xué)生必須熟悉研究（或設(shè)計）方法，以避免蠻干造成返工，或得不到成果，甚至于寫不出畢業(yè)設(shè)計（論文）或完不成設(shè)計任務(wù)。5實施計劃。要在研究提綱中按研究（或設(shè)計）內(nèi)容落實具體時間與地點，有計劃地進行工作。二、開題報告1開題報告可在導(dǎo)師所在教研室或系內(nèi)舉行，須適當請有關(guān)專家參加，導(dǎo)師必須參加。報告最遲在畢業(yè)（生產(chǎn)）實習(xí)前完成。2本表（頁面：A4）在開題報告通過論證后填寫，一式三份，本人、導(dǎo)師、所在系（要原件）各一份。三、注意事項1開題報告的撰寫完成，意味著畢業(yè)設(shè)計（論文）工作已經(jīng)開始，學(xué)生已對整個畢業(yè)設(shè)計（論文）工作有了周密的思考，是完成畢業(yè)設(shè)計（論文）關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在開題報告的編寫中指導(dǎo)教師只可提示，不可包辦代替。2無開題報告者不準申請答辯。3本表（原件）用鋼筆填寫，字跡務(wù)必清楚。一、選題依據(jù)（擬開展研究項目的研究目的、意義） 隨著人們生活水平的提高和安全意識的加強，對安全的要求也就越來越高。鎖自古以來就是把守護門的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運而生，電子密碼鎖就是其中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀30年代就開始了，在一些特殊場所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研究這種鎖的初衷，就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，所以可以與機械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來越多的人所欣賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等，但較實用的還是按鍵式電子密碼鎖。目前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機技術(shù)，以單片機為主要器件，其編碼器與解碼器的生成為軟件方式。相比傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖攜帶不方便、安全性能差等特點，電子密碼鎖有易操作、功耗低等優(yōu)勢，使其越來越成為市場上的主流產(chǎn)品。目前，在西方發(fā)達國家，電子密碼鎖技術(shù)相對先進，種類齊全，已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，通過多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實現(xiàn)大門的管理。在我國電子鎖整體水平尚處于國際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場上仍以按鍵電子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進國際先進水平，現(xiàn)國內(nèi)已有幾個廠生產(chǎn)供應(yīng)市場。但國內(nèi)自行研制開發(fā)的電子鎖，其市場結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國內(nèi)的不少企業(yè)也引進了世界上先進的技術(shù)，發(fā)展前景非?？捎^。希望通過不斷的努力，使電子密碼鎖在我國也能得到廣泛應(yīng)用。為滿足人們對門鎖的使用要求，增加其安全性，用電子密碼鎖代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械式鎖將成為一種趨勢。本課題研究的是以單片機為基礎(chǔ)的電子密碼鎖的設(shè)計方法，希望能以對此課題的研究來促進電子密碼鎖的改善和發(fā)展。二、文獻綜述內(nèi)容（在充分收集研究主題相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出問題，找到研究主題的切入點，附主要參考文獻）隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮。在日常生活和現(xiàn)代辦公中，住宅和辦公室的安全防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及一些個人資料的保存等多以加鎖的辦法來解決。若使用機械式鑰匙開鎖，人們經(jīng)常需要攜帶多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。機械鎖的這些弊端為一種新型的鎖-電子密碼鎖，提供了發(fā)展的空間。電子密碼防盜鎖用密碼代替鑰匙，不但省去了佩戴鑰匙的煩惱，也從根本上解決了普通門鎖保密性差的缺點。隨著人們對安全的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖已在國內(nèi)外相繼面世。電子密碼鎖是由電子電路控制鎖體的新型鎖具，它采用觸摸鍵盤方式輸入開鎖密碼，操作方便。觸摸式電子鎖的輸入部分采用觸摸開關(guān)（鍵盤輸入），相比傳統(tǒng)的機械開關(guān)之出其優(yōu)勢在于保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，無活動零件，不會磨損，壽命長等，因而受到了廣大用戶的親呢 。 早在80年代，日本產(chǎn)生了最早的電子密碼鎖。隨著日本經(jīng)濟復(fù)蘇，電子行業(yè)的快速發(fā)展，一些利用簡單的門電路設(shè)計的密碼鎖出現(xiàn)了。這類電路安全性差，容易破解。到了90年代，美國、意大利、德國、日本、加拿大、韓國以及我國的臺灣、香港等地的微電子技術(shù)的進步和通信技術(shù)的發(fā)展為密碼鎖提供了技術(shù)上的基礎(chǔ)，從而推動密碼鎖走向?qū)嶋H應(yīng)用的階段。我國于90年代初開始對密碼鎖進行初步的探索。到目前為止，在此領(lǐng)域雖已有較大的發(fā)展，采用各種電路進行設(shè)計的比較多，技術(shù)也相當先進，電子技術(shù)發(fā)展至今已達到相當高的水平，電子密碼鎖技術(shù)已十分成熟。早期開發(fā)的電子密碼鎖由于電子器件所限，種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關(guān)來實現(xiàn)的，制作簡單但不安全。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，電子密碼鎖在國內(nèi)外發(fā)展非?？欤?0年代，以美國耶魯制鎖廠、歐洲西沙集團、聯(lián)邦德國多姆公司為代表的國際制鎖行業(yè)已開發(fā)出包括電子卡片門鎖在內(nèi)的十多種電子鎖。80年代初期，美國LSI公司研制成LS7220專用保密鎖集成電路，使用四位密碼。90年代初，國外又推出采用12位密碼的TWH9013專用保密鎖集成電路。在我國，無線電雜志1978，No5，p23-25上曾登載唐瑋的電子鎖一文。此后，該刊與電子世界、電器時代、電世界、五金科技等雜志又相繼發(fā)表了許多電子鎖的文章。1985年我國開始實施專利法時，天津大學(xué)申請了第一個公開的電子鎖實用新型專利。目前，最常用的鎖是20世紀50年代意大利人設(shè)計的機械鎖，其機構(gòu)簡單、使用方便、價格便宜。但在使用中暴露了很多缺點：一是機械鎖是靠金屬制成的鑰匙上的不同齒形與鎖芯的配合來工作的。據(jù)統(tǒng)計，每4000把鎖中就有兩把鎖的鑰匙齒牙相同或類似，故安全性低。二是鑰匙一旦丟失，無論誰撿到都可以將鎖打開。三是機械鎖的材料大多為黃銅，質(zhì)地較軟，容易損壞。四是機械鎖鑰匙易于復(fù)制，不適于諸如賓館等公共場所使用?，F(xiàn)在，許多更加高級的電子智能鎖（指紋識別、IC卡辨認、感應(yīng)式）已在國內(nèi)外相繼面世。例如: Key lock(第吉爾公司)開發(fā)的鎖具核心芯片全部采用美國最先進的原裝芯片，指紋識別技術(shù)，使得保密性大大增強。King Arthur（香港亞瑟王集團）開發(fā)的亞瑟王智能防暴鎖采用雙芯冷備份，美國軍工滑動指紋技術(shù)，16位密碼保護，沒有傳統(tǒng)電子鎖和指紋鎖附帶的機械鎖孔，從整個設(shè)計上杜絕了小偷的開鎖途徑，但是這些產(chǎn)品的特點是針對特定的指紋和有效卡，只能適用于保密有較高要求的箱、柜、門等。而且指紋識別器若在公共場所使用存在容易機械損壞，IC卡還存在容易丟失、損壞等缺點，再加上其成本較高，在一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術(shù)水平與市場的接受程度，采用單片機靈活設(shè)計方案的電子密碼鎖仍然是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。1976年Intel公司推出了MCS-48單片機以來，各大半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機，它們大多集成了CPU、RAM、ROM、數(shù)目繁多的I/O接口、多種中斷系統(tǒng)，有的還集成A/D轉(zhuǎn)換器、看門狗電路，液晶驅(qū)動等模塊，RAM和ROM的容量也越來越大，尋址空間可達64kB，可以說，單片機發(fā)展到了一個全新階段，功能越來越強大，應(yīng)用越來越廣泛。Atmel 公司生產(chǎn)的單片機AT89S51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8KB可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與MCS-51單片機產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單片機上，擁有靈巧的8 位CPU 和系統(tǒng)可編程Flash，正是AT89S51單片機的這些優(yōu)點， 使得其能夠為密碼鎖控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案，所以成為制作電子密碼鎖的首選。電子防盜鎖應(yīng)用于金融業(yè)，其根本的作用是“授權(quán)”，即被“授權(quán)”的人才可以存取錢、物。廣義上講，金融業(yè)的“授權(quán)”主要包括以下三種層次的內(nèi)容：1、授予保管權(quán)，如使用保管箱、保險箱和保險柜；2、授予出入權(quán)，如出入金庫、運鈔車和保管室；3、授予流通權(quán)，如自動存取款。目前，金融行業(yè)電子防盜鎖的應(yīng)用主要集中在前兩個層面上。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使用較多的電子防盜鎖以及它們的技術(shù)發(fā)展方向。 當然，以上所說的授權(quán)技術(shù)再高超，都必須由精良的“鎖具”擔當承載結(jié)構(gòu)部件，實現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔實體防護作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子防盜鎖“軟、硬不吃” 。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件的強度、鎖止型式、配合間隙和布局。 提高電子防盜鎖之防護能力的必然途徑是報警，在金融業(yè)的許多場所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報警功能，可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。報警的前提是具備探測功能，根據(jù)電子防盜鎖的使用場所和防護要求，可選擇多種多樣的探測手段。在中國的城市金融業(yè)中，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報警已經(jīng)成為對各金融網(wǎng)點的基本要求。 根據(jù)國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗，金融業(yè)實行安全防范風(fēng)險等級很有必要，即依據(jù)使用的防盜報警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，可以評估被防護物或區(qū)域的防護能力，得出風(fēng)險等級，其中，電子防盜鎖的性能至關(guān)重要 。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”。本設(shè)計采用單片機為核心單元，利用單片機串行發(fā)射、接受等功能設(shè)計具有本機開鎖和報警功能的電子密碼鎖，要根據(jù)單片機設(shè)計相應(yīng)的外圍電路，復(fù)位電路，電源電路，指示電路，指示電路按鍵單元，顯示單元，掉電存儲單元等 。另外系統(tǒng)還有LCD提示燈等。系統(tǒng)能完成本機、超次鎖定、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能 。除上述基本的密碼鎖功能外，還具有調(diào)電存儲、聲光提示等功能，依據(jù)實際的情況還可以添加遙控功能。參考文獻：郭海英.基于單片機的電子安全密碼鎖的設(shè)計J.現(xiàn)代電子技術(shù),2005,28(13): 95-96.2王寬仁.可靠安全的智能密碼鎖J.電子技術(shù)應(yīng)用,2001,27(2):14.3邱燕，鄧鵬戈.數(shù)字電子密碼鎖J.現(xiàn)代電子技術(shù),2010,33(7):189-190.4孫育才.MCS51系列單片微型計算機及其應(yīng)用M.南京:東南大學(xué)出版社.1990. 80-95.5何立民.單片機應(yīng)用技術(shù)選編M.北京：航空航天大學(xué)出版社,1999.66-80.6李捷,陳典濤,陳建華，洪添勝.一種基于單片機的電子密碼鎖的設(shè)計J.農(nóng)機化研究,2004(5):146.7沈德金,陳粵初.單片機接口電路與應(yīng)用程序設(shè)計M.北京:航空航天大學(xué)出版社,1990.123-135.8MahirK.Mahmood.Improving the setting time of a digital phase-lock frequency synthesizerJ.International journal of Electronics, 1987, 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本設(shè)計采用單片機為主控芯片，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的IO端口，及其控制的準確性，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲、聲光提示甚至可以添加遙控控制功能。用戶想要打開鎖，必須先通過鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開。密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，當密碼輸入錯誤三次將打不開，密碼還可以由用戶自己修改設(shè)定。系統(tǒng)以單片機作為密碼鎖設(shè)計的核心元件，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、LCD顯示、開鎖等電路模塊,它能完成以下功能：基于節(jié)省材料的原則，暫時用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示密碼輸入正確開鎖；滅，表示密碼輸入錯誤沒有開鎖。用C語言編寫的控制程序與EPROM讀寫程序相結(jié)合，并用Keil軟件進行編譯，最后完成基于單片機的電子密碼鎖的仿真與調(diào)試。研究方法： 1、檢索、查找有關(guān)文獻資料、對資料進行分析整理。 2、確定設(shè)計總體思路并進行方案論證 3、設(shè)計硬件電路 首先設(shè)計單片機的基本外圍電路：復(fù)位電路，電源電路。 設(shè)計電子密碼鎖的主要功能設(shè)計：芯片擦除，開鎖機構(gòu)，鍵盤設(shè)計，顯示電路設(shè)