電子密碼鎖設(shè)計(jì)方案

1、第一部分：課題背景描述l 課題來源： 課題思路來源于本次大賽的參考題目l 需求分析： 電子密碼鎖是一種通過單片機(jī)來控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡(jiǎn)易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖。l 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子

2、密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應(yīng)用日益廣泛。電子密碼鎖特點(diǎn)如下：1保密性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。2密碼可變。 用戶可以經(jīng)常更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人員的更替而使鎖的密級(jí)下降。3誤碼輸入保護(hù)。當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。4. 電子密碼鎖操作簡(jiǎn)單易行，一學(xué)即會(huì)。 另外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶在生活中需要使用的鎖類越來越多，電子密碼鎖能為用戶提供安全無憂的服務(wù)，因此市場(chǎng)前景十分廣闊。第二部分：功能描述l 功能特點(diǎn)：本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一種基于STC89C51單片機(jī)控制的電子密碼鎖，具有如下功能：可通過

3、鍵盤輸入密碼控制開關(guān)的開鎖和閉鎖可通過擴(kuò)展的LED顯示器顯示輸入的密碼密碼可以多次改寫和重置 連續(xù)三次輸入密碼錯(cuò)誤延遲10秒鐘后，聲光報(bào)警裝置工作l 技術(shù)指標(biāo)： 輸入電壓：5V使用溫度范圍：-2065第三部分：可行性分析l 設(shè)計(jì)思路：本課題選用的ELITE-III單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，以STC89C51單片機(jī)為核心，輔以擴(kuò)展的鍵盤以及LED顯示模塊組成完整的系統(tǒng)。通過鍵盤采集輸入的信息，與單片機(jī)內(nèi)的儲(chǔ)存值比較，如果密碼正確，則開鎖電路打開，并且綠燈亮；如果密碼錯(cuò)誤，則報(bào)警電路的紅燈電路打開，若連續(xù)三次輸入密碼錯(cuò)誤，聲光電路打開，紅燈閃爍，同時(shí)蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音；在以上工作的同時(shí)顯示電路工作，同步顯示輸

4、入數(shù)值。 應(yīng)用的技術(shù)分析：本課題的實(shí)現(xiàn)，需要使用到以下關(guān)鍵技術(shù)： 基于STC89C51單片機(jī)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)及外圍擴(kuò)展電路 鍵盤輸入及單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸LED顯示技術(shù)、動(dòng)態(tài)輸出及單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸l 設(shè)計(jì)者當(dāng)前已具備的技術(shù)條件： 課題組成員都參閱過相關(guān)的51單片機(jī)開發(fā)方面的書籍，熟悉Protel99電路設(shè)計(jì)，有一定的項(xiàng)目開發(fā)及電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課題組成員XXX參加過基于Keil C51的培訓(xùn)練習(xí)，對(duì)C語言函數(shù)庫的調(diào)用有一定的了解，具備C語言程序設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)課題組成員XXX參加過焊接練習(xí)的培訓(xùn)，課題組成員XXX有一定的文學(xué)功底，有一定的能力撰寫課題報(bào)告項(xiàng)目指導(dǎo)老師XXX以前多次帶的畢業(yè)生做過基于STC89C5

5、1單片機(jī)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，并多次獲得各類獎(jiǎng)項(xiàng)，有著豐富的資料和經(jīng)驗(yàn)。l 技術(shù)方案比較：在電子密碼鎖電路的設(shè)計(jì)中，控制方法是核心技術(shù)。方案一：采用數(shù)字電路控制。采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設(shè)了12個(gè)用戶輸入鍵，其中只有10個(gè)是有效的密碼按鍵，一個(gè)確定鍵和一個(gè)清除鍵；如果用戶輸入密碼的次數(shù)超過指定次數(shù)（若用戶覺得不便，還可以修改）電路將在10秒后發(fā)出報(bào)警聲，電路將鎖定鍵盤，防止他人繼續(xù)非法操作。方案二：采用一種是用以STC89C51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的IO端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)

6、現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示甚至添加遙控控制功能密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測(cè)、開鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。l 設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)：完成本方案設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)： C語言程序設(shè)計(jì)和控制函數(shù)的調(diào)用 鍵盤模塊和動(dòng)態(tài)顯示工作方式的LED顯示模塊的控制 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 用Protel99軟件進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)。第四部分：項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)l 總體描述與系統(tǒng)框架：本系統(tǒng)硬件電路由控制模塊、開鎖閉鎖電路、密碼修改模塊、鍵盤和顯示模塊和聲光報(bào)警電路五大部分組成，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。STC89C51單片機(jī)保護(hù)電路（聲光報(bào)警）矩陣鍵盤控制電路LED顯示電

7、路復(fù)位電路開鎖閉鎖電路振蕩電路圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)的主控芯片為STC89C51單片機(jī)，由矩陣鍵盤控制電路、復(fù)位電路、震蕩電路、聲光報(bào)警電路、LED顯示電路和開鎖閉鎖電路組成。首先系統(tǒng)主控芯片STC89C51單片機(jī)芯片由控制電路讀取鍵盤的信息，根據(jù)鍵盤輸入的信息與存儲(chǔ)值（需設(shè)一個(gè)默認(rèn)值）比較，判斷密碼正確性，同時(shí)顯示電路工作，同步顯示鍵盤模塊輸入的數(shù)據(jù)，若輸入信息與默認(rèn)值一致，則程序轉(zhuǎn)至開鎖電路，若不一致，則程序調(diào)用復(fù)位電路，重新向 STC89C51單片機(jī)芯片輸入信息，直到電路接通到開鎖電路。若復(fù)位電路調(diào)用次數(shù)超過3，則程序調(diào)用聲光報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)，然后調(diào)用鎖定程序?qū)㈦娐锋i住一定時(shí)間。統(tǒng)控

8、制程序采用C語言編寫，主程序流程圖如圖所示主程序流程圖遠(yuǎn)原理介紹首先將系統(tǒng)初始化，顯示電路工作顯示6個(gè)0，提示用戶輸入密碼，程序調(diào)用鍵盤掃描程序，確認(rèn)是否有鍵按下，如果有鍵按下，將輸入數(shù)字送入主控芯片為STC89C51單片機(jī)與儲(chǔ)存值相比較，并同時(shí)刷新LED輸出數(shù)據(jù)，若此時(shí)按下退格鍵，則系統(tǒng)執(zhí)行清除上次數(shù)字鍵輸入；如果六位密碼輸入完畢，并按下確定鍵，程序?qū)⑤斎氲牧幻艽a與儲(chǔ)存值比較，判斷密碼是否正確;如果密碼正確，程序調(diào)用開鎖程序，并且開鎖指示燈綠燈亮，提示密碼正確，如果密碼錯(cuò)誤，報(bào)警電路的紅色指示燈工作，提示密碼輸入錯(cuò)誤，如果密碼輸入錯(cuò)誤超過三次，則報(bào)警電路工作，紅色報(bào)警燈亮，且蜂鳴器發(fā)出報(bào)警

9、聲。l 各子模塊的實(shí)現(xiàn)方法：系統(tǒng)由4大子模塊組成，各子模塊的實(shí)現(xiàn)方法如下：控制模塊：控制核心由STC89C51構(gòu)成，運(yùn)行系統(tǒng)程序并通過擴(kuò)展I/O接口控制自主設(shè)計(jì)的各個(gè)子模塊；開鎖閉鎖電路：當(dāng)用戶輸入的密碼正確而且是在規(guī)定的次數(shù)內(nèi)輸入的話，單片機(jī)便輸出開門信號(hào)，送到開鎖驅(qū)動(dòng)電路，然后驅(qū)動(dòng)電磁鎖，達(dá)到開門的目的。若用戶沒有在指定的次數(shù)內(nèi)輸入正確的密碼，驅(qū)動(dòng)電路將自動(dòng)鎖住，并同時(shí)聲光報(bào)警電路工作。密碼修改模塊：通過調(diào)用程序取消原先所設(shè)定的密碼，然后通過鍵盤輸入新的密碼。鍵盤和顯示模塊：用4×3組成09數(shù)字鍵、退格鍵及確認(rèn)鍵。用8位數(shù)碼管組成顯示電路提示信息，當(dāng)輸入密碼時(shí)，顯示輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)密

10、碼位數(shù)輸入完畢按下確認(rèn)鍵時(shí)，STC89C51單片機(jī)芯片對(duì)輸入的密碼與設(shè)定的密碼進(jìn)行比較，若密碼正確，則門開，此處用綠色LED發(fā)光二極管亮做為提示，同時(shí)發(fā)出“叮咚”聲；若在指定的次數(shù)內(nèi)密碼輸入不正確，則蜂鳴器發(fā)出“嘀、嘀”報(bào)警聲，同時(shí)一定時(shí)間之內(nèi)禁止按鍵輸入。 4×3行列式鍵盤的按鍵功能分布圖如圖4.33.2所示 7 8 9 4 5 61 2 3 0DelEnter按鍵鍵名功能說明09鍵數(shù)字鍵輸入密碼Del鍵退格鍵取消剛才輸入的密碼Enter鍵確認(rèn)鍵密碼輸入完成報(bào)警電路。完成系統(tǒng)的鎖定保護(hù)工作，報(bào)警模塊由蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)P2.0 I/O口控制組成。選擇一只壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器工