基于51单片机的电子密码锁开题报告

一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景）、国内外现状及水平1.课题来源随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜。电子密码锁是由电子电路控制锁体的新型锁具，它采用触摸键盘方式输入开锁密码，操作方便。触摸式电子锁的输入部分采用触摸开关（键盘输入），其优势在于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，无活动零件，不会磨损，寿命长等优点。本设计采用单片机89c51作为单片机的核心单元，设计了一款具有本机开锁，密码更改和报警功能的电子密码锁。即简单又适用。2.目的、意义在日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，其种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但很不安全，在后为多是基于EDA来实现的，其电路结构复杂，电子元件繁多，但密码简单易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元件，实现了真真的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。3.国内外现状及水平电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，因而被越来越多的人所欣赏。20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。

到了90年代，美国、意大利、德国、日本、加拿大、韩国以及我国的台湾、香港等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的支持，从而推动密码锁走向实际应用的阶段。到了21世纪初，在西方国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，使之更加安全更加可靠实现大门的管理。

我国于90年代初期开始对密码锁进行初步的探索。到目前为止，随着电子技术和信息技术的发展，电子密码锁的技术领域已发展的十分成熟。从20世纪初的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。在其他技术领域还有遥控式电子密码锁以及卡片式密码锁等。

由于这种“自生自长、随身携带”的“钥匙”优点突出，因此这种锁很快度过了性能不太稳定、价格昂贵的初始期，变得越来越实用、越来越“特征”，受到人们的普遍欢迎。现今，生物特征技术发展迅速，除了价格因素和尺寸体积因素对普及尚有所限制外，生物特征电子防盗锁在金融业的前景被人们普遍看好。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性。组合使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化。

21世纪初。接触式卡的技术成熟、价格较低，应用也较为广泛；非接触式卡使用隐蔽、方便，大有后来居上之势。储存信息量大是卡的优势，它不仅作为钥匙，还可载入多项个人信息，特别适合金融业注重“验明正身”的行业特点，而且一卡多用（如入门、开锁、存储、付费等）带来持卡人的便利。使用这类电子防盗锁，需要仔细保管卡（即钥匙），尤其丢失了必须尽快取消该卡的授权。

21世纪初，在西方发达国家，密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全、可靠的技术实现大门的管理。在我国密码锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。

二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施1.课题研究的主要内容本设计采用单片机为主控芯片，用户想要打开锁，必须先通过键盘输入正确的密码才能将锁打开。密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警，密码还可以由用户自己修改设定。2.工程技术方案设计思想：在本设计中，主要分为硬件设计和软件设计两大部分。1、电子密码锁的硬件设计电子密码锁的关键是实现密码的输入、撤销、更改、开锁以及密码遗忘时重新设置密码等功能。本设计使用AT89C51单片机作为密码锁的控制核心。其电路结构主要由单片机、键盘接口电路、显示电路、开锁电路和密码保护电路五部分组成。如图1所示。图1电子密码锁结构图(1)单片机单片机是整个电路的核心，单片机首先要读取键盘的输入，判断用户的操作从而控制相应的电路。开机后首先进入初始界面要求输入密码，如60S内没有按键输入则关闭显示器，若有键按下则开始记录输入的密码，并与系统存储的密码校对，比较结果相同则提供用户想要的操作选项。如果要更改密码首先要输入原密码，在输入两次新密码，判断原密码输入正确，且两次输入新密码相同才能更改。最后要求用户输入密码提示问题和答案，以防止密码遗忘。若密码不正确则显示密码错误并开始计时，如果在60S以内连续输入三次密码都错误则禁止输入密码并报警，并切换至密码遗忘界面，请求用户输入密码提示问题和答案，若正确则可以进行密码重置，完成后返回初始界面输入重置的密码，解除报警。(2)键盘接口电路本设计采用4X4行列式结构键盘控制电路。每一条水平线和垂直线的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通。采用这种行列式结构只需要4条行线和4条列线，即可组成4X4个按键的键盘。在图中行线所接的4个单片机I/O口作为输出端，列线所接的4个I/O口作为输入端。当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表没有键按下。一旦有键按下，则输入线会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可以知道是否有按键被按下。(3)显示电路本设计采用串行静态显示方式，通过在单片机的两个串行口上扩展6片串行输入并行输出的移位寄存器作为静态显示接口，来完成系统显示的功能。从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器，由于移位脉冲的作用，使数据向右移，从而达到多位显示的目的。此外，移位寄存器还兼做数码管的驱动。这里的数码管采用8位共阴数码管。(4)开锁电路如果用户输入的密码正确，则单片机输出开锁信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。在本次设计中，出于设计费用的考虑，用发光二极管代替电磁锁。发光二极管亮表示开锁，不亮表示没有开锁。(5)密码保护电路密码保护电路的作用是在断电的时候，存储当前设定的密码信息，从而克服了旧代电子密码锁电路断电后所设置的密码丢失的缺点。本设计中采用89c51实现此功能。89c51是4KB的电可擦除存储芯片，采用串口的方式与单片机进行数据的传送。2、电子密码锁的软件设计(1)软件总体设计思路程序分为主程序、密码判断子程序、数码管显示子程序、键盘扫描中断服务程序和待机中断服务程序等。主程序完成内部RAM单元和特殊功能寄存器初始化后，进入一个循环结构。在循环中，首先调用数码管显示子程序，接着判断是否有键按下，然后判断是数字键还是功能键，若是数字键则进行密码判断，若是功能键则判断是确认键还是取消键，然后根据确认键和取消键进行相应的操作。主程序流程图如下图2所示。主程序开始主程序开始初始化变量，设置T0、T1中断入口有键闭合？是取消键？密码正确？输出密码错误信息输出开锁信号清除所有输入内容调用显示子程序开待机定时器调用蜂鸣器子程序清除键闭合有效标志调用密码判断子程序关待机定时器是数字键？吗？是确认键？NYYNNNNYYY图2主程序流程图(2)密码判断密码的判断：有数字键按下后，则进行计数，若有6个数字键按下，表示已输入6位密码，则将已输入的密码和设置的密码核对，如果密码输入正确，则输出密码正确标志，若密码输入错误，则输出密码错误标志。(3)键盘扫描中断服务程序的实现键盘扫描中断服务程序实现判断是否有键闭合以及闭合键的键号，每50MS扫描键盘一次。每次按键输入时，启动蜂鸣器按键提示音，待机中断服务程序实现待机计时（t秒），若t秒内没有输入内容则清除已输入内容。键盘扫描中断服务程序实现判断是否有键闭合以及闭合键的键号。三、现有基础和具备的条件1.现有基础1）通过在校四年的学习,本人较好地掌握了必须的专业基础知识,基本理论与基本技能,具备了研究新课题的初步基础。2）学习了模拟/数字电子，EDA技术，PLC原理及应用，自动控制原理，单片机等理论课程，具备了从事该毕业设计的理论基础。已经完成过相应一些课程设计，具有一些设计的实际经验2.具备条件1）有测控技术专业实验室和计算机机房，可供学生毕业设计调试之用，具备比较好的硬件条件。3.参考文献［1］刘思久、滕岩峰.基于USB总线的测试系统开发[J]。电测与仪表，2002.1［2］张文国，马文玲。USB技术分析与应用[J]。现代电子技术，2005.8［3］马春雷.基于EZ-USB的虚拟示波器设计[J].国外电子测量技术，2006.12［4］张弘，USB接口技术。西安电子科技大学出版社，2002.12［5］NationalInsturmentsCorpoartoin.VritualInsturmentshttp://www.ni.con/2005.4［6］李扬，高性能虚拟示波器的研究.工业仪表与自动化装置，1999.2［7］孙亚飞，测试仪器发展概述.仪器仪表学报，2003.10［8］杨永杰，一种基于USB总线的虚拟仪器的实现.计算机应用，2003.12［9］史延龄，虚拟示波器的设计研究.仪表技术，2001.3［10］示波器基础http://.，2005.4［11］/2004.12［12］AlteraCorportion.MAX7000AProgrammableLogicDevicever4.5［13］AnalogDevice.AD9480DataSheet［14］CypressSemiconductorCorporation.CY7C1049CV33DataSheet.2002.9［15］PCBdesigntechniquesforlowest-costEMCcompliance,Armstrong,M.KElectronics&CommunicationEngineeringJournalAug.1999［16］王全玉.基于USB2.0的虚拟示波器设计电测与仪表2004.4［17］肖兴华.基于USB接口的虚拟示波器数字存储示波器南京理工大学硕士学位论文2003.2四、总的工作任务，进度安排以及预期结果1.总的工作任务(1)收集与本设计相关的资料，分析设计要求与任务，做好开题报告；(2)具体分析设计方法，做好系统的毕业设计；(3)上交毕业设计，准备答辩。2.进度安排1）2013年12月12）2013年2月3）2013年3月30日－4）2013年4月21日－5）2013年4月26日－6）2013年4月7）2013年5月3.预期结果1）按设计任务书的要求，完成毕业设计的全部工作。应用基于AT89C51，采用高速AD芯片、大容量存储器、USB