电子密码锁总体设计方案
电子密码锁总体设计方案
电子密码锁系统总体设计详细文档题目：电子密码锁的设计组号：第八组小组成员：王新恒（S120131106）牛庆渝（S120102007）于秀玲（S120101212）黄志辉（S120131021）2012年11月15日目录第一篇绪论 (1)一、引言 (1)1、编写目的 (1)2、背景介绍 (1)二、功能需求设计 (2)1、任务和目标 (2)2、功能需求简述 (2)第二篇设计概述 (6)一、详细设计方案的选择及设计思路概述 (6)1、设计方案的选择 (6)2、初步设计思路概述 (8)二、设计方法和技术条件 (8)1、设计原则 (8)2、应用的技术分析 (9)3、设计者当前已具备的技术条件 (9)4、设计重点难点 (9)第三篇系统总体设计方案确认 (11)一、单片机模块 (11)1、主要特性 (11)2、主要接口说明 (12)二、键盘矩阵模块 (13)三、显示模块 (15)四、报警模块 (15)五、电子时钟模块 (16)1、概述 (16)2、引脚介绍 (17)六、通信传输模块 (18)1、通信传输原理概述 (18)2、电平转换电路 (19)第四篇系统程序设计 (21)一、总体程序设计流程 (21)1、程序功能 (21)2、系统程序设计总流程 (22)二、各个模块系统程序设计流程 (22)1、显示初始化模块程序设计 (23)2、密码比较功能模块程序设计 (24)3、键盘输入模块程序设计 (28)4、电子时钟显示模块程序设计 (32)5、密码修改模块程序 (35)6、报警模块程序设计 (44)7、通信（虚拟）模块程序设计 (45)附录 (48)一、电路原理图 (48)二、 Proteus仿真图 (49)三、 PCB板图 (50)四、源程序 (50)第一篇绪论一、引言1、编写目的编写总体设计说明书的目的是为了说明对密码锁系统总体设计的考虑，包括程序的基本流程、输入/输出设计、模块设计、运行设计、硬件的总体设计和系统出错处理设计等，以便为密码锁的具体设计制作和仿真提供理论基础和指导方向，主要就是为编写程序提供依据。
电子密码锁的电路设计
千里之行，始于足下。
电子密码锁的电路设计电子密码锁是一种基于数字密码输入的锁，它利用电子电路技术实现了对锁的控制和解锁功能。
下面将介绍如何设计一个简单的电子密码锁电路。
整个电子密码锁电路设计主要包括以下几个部分：1. 数码键盘模块：用于输入密码的模块，一般采用矩阵键盘或单片机带有键盘的模块。
2. 输入密码存储模块：用于存储用户设置的密码，可以采用EEPROM、FLASH等非易失性存储器。
3. 控制逻辑模块：用于控制电子锁的解锁和上锁功能，可以采用CMOS逻辑门电路实现。
4. 驱动模块：用于驱动电子锁的解锁和上锁功能，可以采用继电器、场效应管等。
5. 电源供电模块：为整个电路提供稳定的电源，可以采用适配器、电池等。
下面将详细介绍每个模块的设计原理和具体实现方法：1. 数码键盘模块：常见的数码键盘有4x4或4x3结构，可以使用针对数码键盘的扫描编码技术，通过扫描按键状态来确定按键的值。
2. 输入密码存储模块：采用非易失性存储器，如EEPROM、FLASH等，可以在电源关闭后依然保存数据，这样可以避免用户密码丢失的情况。
第1页/共2页锲而不舍，金石可镂。
3. 控制逻辑模块：控制逻辑模块根据输入密码和已存储的密码进行比较，如果匹配则解锁，这里可以使用CMOS逻辑门电路实现比较功能，比如采用与门和非门组合。
4. 驱动模块：驱动模块用于控制电子锁的解锁和上锁功能，可以采用继电器、场效应管等。
当密码匹配正确时，驱动模块接通电子锁电路，实现解锁功能。
5. 电源供电模块：为整个电路提供稳定的电源，可以采用适配器、电池等，要保证电源电压稳定，并且能够支持电子锁的工作电压。
总结：电子密码锁电路的设计主要包括数码键盘模块、输入密码存储模块、控制逻辑模块、驱动模块和电源供电模块。
需要注意的是，电子密码锁电路的安全性非常重要，密码存储模块需要保护好，以防止密码泄露。
此外，为了增加密码的复杂度，可以加入密码长度和重试次数的限制等措施。
密码锁总体设计文档
总体设计分析一、系统结构总体设计本设计以AT89C51单片机为核心，由单片机系统、电子时钟系统、键盘矩阵、LCD显示和报警系统。
系统能完成开锁、报警、密码重设等多种功能。
系统总体结构如下图所示：密码锁总体结构图1、单片机模块设计采用以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IO端口，及其控制的准确性，进行电子密码锁的设计。
不但能实现基本的密码锁功能，还能添加声或光提示，以及掉电存储功能，甚至添加遥控控制功能。
1.1 主要特性AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。
它与MCS-51 兼容，寿命：1000写/擦循环，数据保留时间为10年。
全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定，128*8位内部RAM 32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。
下图所示为AT89C51单片机图例：AT89C51单片机1.2 主要管脚说明VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
最新电子密码锁的设计与实现
宁夏大学新华学院课程设计目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 第1章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 §1.1 国内外现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 §1.2 设计目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3第2章电子密码锁的系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 §2.1 方案论证与比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 §2.2 硬件总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 §2.3 控制芯片部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 §2.4 键盘接口部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 §2.5 外部存储器电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 §2.6 小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第3章控制系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 §3.1 系统软件总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 §3.2 I2C通讯子程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 第4章系统抗干扰措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 §4.1 硬件系统设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 §4.2 系统抗干扰措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 第5章总结与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18电子密码锁的设计与实现摘要：随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。
电子密码锁设计
{
case 0x0010: KeyVal=13; break;
case 0x0020: KeyVal=9; break;
case 0x0040: KeyVal=5; break;
case 0x0080: KeyVal=1; break;
}
GPIO_Write(GPIOA,(GPIOA->ODR&0xfff0|0x8)); switch(GPIOA->IDR&0x00f0)
图1.2 stm32控制方案
通过比较以上两种方案stm32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，所以我们采用后一种方案。
初步设计思路如下：
基于以上思路，本次设计使用stm32设计，其主要具有如下功能：
密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。
{
case 0x0010: KeyVal=12; break;
case 0x0020: KeyVal=8; break;
case 0x0040: KeyVal=4; break;
case 0x0080: KeyVal=0; break;
}
return KeyVal;
}
void Delay(__IO uint32_t nCount)//简单的延时函数
密码的设定，假设预设的密码为"123456"共6位密码。
由于采用两个按键来完成密码的输入，那么其中一个按键为功能键，另一个按键为数字键。在输入过程中，首先输入密码的长度，接着根据密码的长度输入密码的位数，直到所有长度的密码都已经输入完毕；或者输入确认功能键之后，才能完成密码的输入过程。进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。
电子密码锁设计方案综述【文献综述】
其控制芯片的主要功能为：可设定从l位到8位的密码．从键盘键入正确密码才可更改密码或开锁。
输入三次错误密码电路就报警。
键盘接口部分。
设计12个按键的键盘。
其中0—9数字键用于密码的输入和修改。
功能键两个，一个为“确定”键，用于密码输入结束后确认，—个为“设置”键，用于修改密码。
外部存储器电路。
为了保证用户密码在系统掉电时不会丢失，系统采用EEPROM存储器来存储用户密码。
电擦除可编程只读存储器EEPROM是近年来开始被广泛使用的一种只读存储器，它能在应用系统中进行在线改写，并能在掉电的情况下保存数据而不需保证电源，因而完全符合系统的设计要求。
在系统中，用户设定的密码就存储在EEPROM中。
其它电路部分。
开锁控制电路设计开锁控制电路的功能是当输入正确的密码后将锁打开。
报警控制电路没计报警控制电路的功能是控制系统的报警装置。
系统密码输入3次错误或有非正常开门情况发生时均启动报警装置。
软件部分主要实现的功能是：从键盘输入一组密码，CPU把该密码和设置密码比较，正确则将锁打开，错误则要求重新输入，并记录错误次数，如果达到规定错误次数，则被强制锁定并报警。
系统的所有密码设置由键盘输入。
同时采用发光二极管来进行提示操作，使用户操作更加直观和方便。
软件部分是整个控制器的重要组成部分，设计的好坏关系到系统的性能[5]。
三、基于VHDL的电子密码锁首先EDA技术在进入21世纪后，得到了很大的发展，其基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力[6]。
VHDL支持硬件的设计、验证、综合和测试，以及硬件设计数据的交换、维护、修改和硬件的实现，具有描述能力强、生命周期长、支持大规模设计的分解和已有设计的再利用等优点。
VHDL的特点使得电子系统新的设计方法———“自顶向下”设计方法更加容易实现[7]。
子密码锁为4位，当输入超过4位时，电路不予理会。
且不显示第4个以后的数字。
功能按键的输入响应控制功能如下：(1)清除功能：按下*键，可清除所有输入的数字，显示为“----”。
电子密码锁总体设计方案
电子密码锁总体设计方案一、项目背景随着科技的不断发展，电子密码锁越来越受到人们的青睐。
这种锁具有高安全性、方便使用等优点，被广泛应用于家庭、商业、公共场所等各个领域。
为了增加电子密码锁的竞争力和适用性，我们团队决定开发一款全新的电子密码锁，并设计出一套完整的总体设计方案。
二、需求分析通过市场调研和用户访谈，我们得出了以下对于电子密码锁的需求：1、安全性高：电子密码锁主要用于保护私人空间，因此安全性是第一位的需求。
2、易于使用：电子密码锁应该方便用户使用，操作简单，无需太多的技术知识。
3、可靠性高：电子密码锁需要保证长时间的使用寿命，并且能够保证在不同环境下的稳定性。
4、适用性广：电子密码锁应该适用于不同的场所和用途。
基于以上需求，我们可以确定电子密码锁的主要设计目标是安全性，其次是易用性、可靠性和适用性。
三、系统设计1、整体架构设计电子密码锁的整体架构分为硬件和软件两大部分。
硬件主要包括锁芯、智能控制模块和供电模块；软件主要包括用户身份验证模块、指令识别模块和日志模块。
整个系统的主要流程如下：用户输入密码-> 系统识别密码-> 打开锁芯-> 记录开门日志。
2、硬件设计（1）锁芯设计锁芯是电子密码锁最核心的部分，其质量和技术水平决定着锁的安全性和可靠性。
我们会采用B级锁芯，其中的地球磁性旋转芯技术现已成熟，同时还要采用不锈钢筒体，增加锁体的防腐蚀能力。
（2）智能控制模块智能控制模块主要为电子密码锁提供控制逻辑和安全保护措施。
智能控制模块应具有以下特点：①支持用户输入密码并进行验证。
②支持中央控制器。
③防盗功能，如语音通知、警报等。
（3）供电模块供电模块应支持锂电池和安全电源线，锂电池可在外部充电，同时具备过电流和过充电保护。
3、软件设计（1）用户身份验证模块用户身份验证模块是电子密码锁中最为重要的模块，用于验证持有者身份，只有经过验证的用户输入密码后才可以打开电子密码锁。
本模块需要考虑加密算法的安全性，采用数字证书等措施提高密码传输的安全性和可靠性。
电子密码锁总体设计方案
电子密码锁系统总体设计详细文档题目：电子密码锁的设计组号：第八组小组成员：王新恒（S120131106）牛庆渝（S120102007）于秀玲（S120101212）黄志辉（S120131021）2012年11月15日目录第一篇绪论 (1)一、引言 (1)1、编写目的 (1)2、背景介绍 (1)二、功能需求设计 (2)1、任务和目标 (2)2、功能需求简述 (2)第二篇设计概述 (5)一、详细设计方案的选择及设计思路概述 (5)1、设计方案的选择 (5)2、初步设计思路概述 (6)二、设计方法和技术条件 (7)1、设计原则 (7)2、应用的技术分析 (7)3、设计者当前已具备的技术条件 (7)4、设计重点难点 (8)第三篇系统总体设计方案确认 (9)一、单片机模块 (9)1、主要特性 (9)2、主要接口说明 (10)二、键盘矩阵模块 (11)三、显示模块 (12)四、报警模块 (12)五、电子时钟模块 (13)1、概述 (13)2、引脚介绍 (14)六、通信传输模块 (14)1、通信传输原理概述 (14)2、电平转换电路 (15)第四篇系统程序设计 (17)一、总体程序设计流程 (17)1、程序功能 (17)2、系统程序设计总流程 (17)二、各个模块系统程序设计流程 (18)1、显示初始化模块程序设计 (19)2、密码比较功能模块程序设计 (20)3、键盘输入模块程序设计 (23)4、电子时钟显示模块程序设计 (27)5、密码修改模块程序 (31)6、报警模块程序设计 (39)7、通信（虚拟）模块程序设计 (40)附录 (43)一、电路原理图 (43)二、 Proteus仿真图 (44)三、 PCB板图 (45)四、源程序 (45)第一篇绪论一、引言1、编写目的编写总体设计说明书的目的是为了说明对密码锁系统总体设计的考虑，包括程序的基本流程、输入/输出设计、模块设计、运行设计、硬件的总体设计和系统出错处理设计等，以便为密码锁的具体设计制作和仿真提供理论基础和指导方向，主要就是为编写程序提供依据。
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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
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)课题组成员俊龙熟悉PCB板的制作过程及protuse绘图，课题组成员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
4、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LCD显示模块的控制；
(3) 报警电路的设计；
(4) 用Altim Designer软件进行电路图设计；
(5) 单片机于PC机的通信传输功能的实现。