电子密码锁设计方案

第一部分：课题背景描述

●课题来源：

课题思路来源于本次大赛的参考题目

●需求分析：

电子密码锁是一种通过单片机来控制机械开关的闭合，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。

●国内外研究现状

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。电子密码锁特点如下：1．保密性远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。

2．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。3．误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。4. 电子密码锁操作简单易行，一学即会。

另外，随着科学技术的发展，用户在生活中需要使用的锁类越来越多，电子密码锁能为用户提供安全无忧的服务，因此市场前景十分广阔。

第二部分：功能描述

●功能特点：

本项目设计一种基于STC89C51单片机控制的电子密码锁，具有如下功能：

①可通过键盘输入密码控制开关的开锁和闭锁

②可通过扩展的LED显示器显示输入的密码

③密码可以多次改写和重置

④连续三次输入密码错误延迟10秒钟后，

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声光报警装置工作

●技术指标：

①输入电压：5V

②使用温度范围：-20℃～65℃

第三部分：可行性分析

●设计思路：

本课题选用的ELITE-III单片机开发系统，以STC89C51单片机为核心，辅以扩展的键盘以及LED显示模块组成完整的系统。通过键盘采集输入的信息，与单片机内的储存值比较，如果密码正确，则开锁电路打开，并且绿灯亮；如果密码错误，则报警电路的红灯电路打开，若连续三次输入密码错误，声光电路打开，红灯闪烁，同时蜂鸣器产生蜂鸣音；在以上工作的同时显示电路工作，同步显示输入数值。

●应用的技术分析：

本课题的实现，需要使用到以下关键技术：

①基于STC89C51单片机简单设计及外围扩展电路

②键盘输入及单片机间的数据传输

③LED显示技术、动态输出及单片机间的数据传输

●设计者当前已具备的技术条件：

①课题组成员都参阅过相关的51单片机开发方面的书籍，熟悉Protel99电路设计，

有一定的项目开发及电路设计基础

②课题组成员XXX参加过基于Keil C51的培训练习，，对C语言函数库的调用有一

定的了解，具备C语言程序设计开发经验

③课题组成员XXX参加过焊接练习的培训，课题组成员XXX有一定的文学功底，

有一定的能力撰写课题报告

④项目指导老师XXX以前多次带的毕业生做过基于STC89C51单片机设计的项目，

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并多次获得各类奖项，有着丰富的资料和经验。 ● 技术方案比较：

在电子密码锁电路的设计中，控制方法是核心技术。

方案一：采用数字电路控制。采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112双JK 触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了12个用户输入键，其中只有10个是有效的密码按键，一个确定键和一个清除键；如果用户输入密码的次数超过指定次数（若用户觉得不便，还可以修改）电路将在10秒后发出报警声，电路将锁定键盘，防止他人继续非法操作。

方案二：采用一种是用以STC89C51为核心的单片机控制方案。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，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能

密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。 ● 设计重点难点：

完成本方案设计的重点和难点有以下几点：

① C 语言程序设计和控制函数的调用

② 键盘模块和动态显示工作方式的LED 显示模块的控制 ③ 声光报警电路的设计

④ 用Protel99软件进行电路图设计。 第四部分：项目总体设计

● 总体描述与系统框架：

本系统硬件电路由控制模块、开锁闭锁电路、密码修改模块、键盘和显示模块和声光报警电路五大部分组成，

系统硬件结构图如图1所示。

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图1 系统硬件结构图

本系统的主控芯片为STC89C51单片机，由矩阵键盘控制电路、复位电路、震荡电路、声光报警电路、LED 显示电路和开锁闭锁电路组成。

首先系统主控芯片STC89C51单片机芯片由控制电路读取键盘的信息，根据键盘输入的信息与存储值（需设一个默认值）比较，判断密码正确性，同时显示电路工作，同步显示键盘模块输入的数据，若输入信息与默认值一致，则程序转至开锁电路，若不一致，则程序调用复位电路，重新向 STC89C51单片机芯片输入信息，直到电路接通到开锁电路。若复位电路调用次数超过3，则程序调用声光报警电路发出警报，然后调用锁定程序将电路锁住一定时间。

统控制程序采用C 语言编写，主程序流程图如图所示

图4 主程序流程图

主程序流程图远原理介绍

首先将系统初始化，显示电路工作显示6个0，提示用户输入密码，程序调用键盘扫描程序，确认是否有键按下，如果有键按下，将输入数字送入主控芯片为STC89C51单片机与储存值相比较，并同时刷新LED输出数据，若此时按下退格键，则系统执行清除上次数字键输入；如果六位密码输入完毕，并按下确定键，程序将输入的六位密码与储存值比较，判断密码是否正确;如果密码正确，程序调用开锁程序，并且开锁指示灯绿灯亮，提示密码正确，如果密码错误，报警电路的红色指示灯工作，提示密

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