电子密码锁总体设计方案.doc

电子密码锁设计一、目标1、任务和目标本项目设计一种基于AT89C51单片机控制的电子密码锁，要求达到以下任务目标：（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LCD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，报警装置开始工作，密码锁进入锁机状态。2、功能需求简述功能具体阐述1、密码输入及核对功能l 系统启动后，通过键盘输入初始密码“111111”，按下密码输入键进行确认，密码锁开锁，之后通过点击输入新密码键，输入6位新密码，点击新密码保存键，新密码保存；l 电子密码锁具有多组密码和管理员超级密码功能；l 如果密码正确，可进行开锁动作。若密码不正确，系统将给出提示告知用户已经输入的次数，若三次错误输入后，系统自动锁定键盘，屏蔽所有操作，并显示“waiting.”；l 系统自动锁定时间为五分钟，锁定时间过后，系统提示“in put again”，此时可重新输入密码，进行开锁操作；l 保密功能：每次输入的密码数字，显示的均是“*”符号；l 当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开，并发出报警提示。2、多组密码设置功能l 在用户设置了一组常用密码基础之上，可以另外在设置2组备用密码，以增加多用户使用功能，满足用户的基本需求；l 在用户丢失或遗忘一组密码后，可以通过另外的几组备用密码进行开锁并并对密码进行再次修改和设定，增加了密码锁使用的灵活性；l 可以设置一组超级密码“999999”，在任何情况下，凭借超级密码都可以开锁和修改密码。3、报警功能l 设置密码锁开锁次数为3次，当输入超过三次还未开锁成功时，蜂鸣器报警30秒，并且锁定键盘。十分钟内不能进行任何操作，等待锁定时间过后，解除警报，密码锁恢复输入功能，提示“in put again”；l 在每一次输入密码后，系统都会以英文字符的形式给出输入密码正确与否，若是错误系统会给予警告。4、个人密码更改功能l 密码可以由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码，修改密码之前必须再次输入密码；l 先用初始密码开锁，在开锁成功后点击“输入新密码”使系统进入修改个人密码状态；l 个人可以随设置新的密码，设置完成后点击“保存新密码”按键，新密码设置成功；此该新密码和以前的密码都可以进行开锁操作；l 此时可输入6位新的个人密码，点击新密码保存，密码更改成功。5、时间显示和计时功能l 系统启动后会自动显示当地的即时时间，显示方式为：时-分-秒l 在输入密码时软前后相邻的两个密码符输入时间间隔超过10分钟，则系统自动放弃本次操作，返回到重新输入密码阶段二、详细设计方案的选择及设计思路概述1、设计方案的选择本次设计的密码锁在理论上可以利用多种设计方法及原理进行设计，依据设计的简单、高效、易于实现等原则，主要有两种设计方案可供选择，即：数字电路控制和以AT89C51为核心的单片机控制两种方案。现在对其两种方案进行可行性对比分析。方案一：采用数字电路控制。其原理图下图1所示。图1 数字密码锁电路方案电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。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9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入。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。方案二：采用一种是用以AT89C51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I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加多组密码设置、报警提示等控制功能。其原理如下图2所示。图2 单片机控制方案 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。通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用一种以89C51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I/O端口，及其控制的准确性，进行密码锁的设计工作以实现基本的密码锁功能。2、初步设计思路概述对于本次密码锁的初步设计，首先是要有一定的大概思路。如下图3所示，本次设计选用单片机开发系统，以AT89C51单片机为核心，辅以扩展的键盘以及LCD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；如果密码错误，给出错误提示。若连续三次输入密码错误，蜂鸣器产生蜂鸣音，并且系统自动锁定键盘；在以上工作的同时显示电路工作，同步显示符号“*”代替输入的数值。图3 最初设计思路框图二、设计方法和技术条件1、设计原则系统总体设计原则如下分析，应该尽可能的满足密码锁的功能要求，包括程序启动功能、锁的基本功能、个人密码更改功能、多组密码设置、报警功能。首先，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，则开锁电路运行，锁被成功打开；如果三次密码错误，则报警系统自动进行提示，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。在输入正确密码后，密码锁开锁，按输入新密码键，输入新密码，按下新密码保存键，则修改密码成功。要再次开锁则需要输入正确的密码。2、应用的技术分析本次密码锁功能的实现，需要使用到以下关键技术：（1）基于AT89C51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；（3）LCD显示技术、动态输出及单片机间的数据传输。（4）通信传输协议3、设计者当前已具备的技术条件在设计密码锁之前，本组三位成员基本上已经掌握了以下技术：(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Altim Designer电路设计，有一定的电路设计基础；(2)课题组成员李鹏飞对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)课题组成员李俊龙熟悉PCB板的制作过程及protuse绘图，课题组成员刘茂有一定的文学功底，有一定的能力撰写课题报告；(4)各个成员都可以熟练的运用仿真软件proteus以及编译软件keil进行仿真实验和调试。(5)对通信协议和传输有一定的了解