电子密码锁设计方案

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
●市场分析：
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：保密性远远大于弹子锁。

随机开锁成功率几乎为零。

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。

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
本项目设计一种基于STC90C52单片机控制的电子密码锁，具有如下功能：
①可通过薄膜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，声光报警装置工作
第三部分：可行性分析
●设计思路：
本课题选用以STC90C52单片机为核心，辅以扩展的薄膜按键键盘以及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；在以上工作的同时显示电路工作，同步显示输入数值,具有较高的安全性。

关键词：STC90C52、电子密码锁、7805、12864、薄膜矩阵键盘、数码管动态显示、声光显示。

●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STC90C52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Altium
Designer Winter 09电路设计，有一定的项目开发及电路设计基础。

②课题组成员系统学习过基于Keil C51，对C语言函数库的调用有一
定的了解，具备C语言程序设计开发基础。

③课题组成员参加过焊接练习的培训，多次自主组装过各类电子产品，课题组成员杨力有一定的文学功底，现任我院唯一校媒《经贸学子》总编一职，有一定的能力撰写课题报告。

④项目指导老师郭鹏以前多次带的学生做过基于STC90C52单片机设计的项目，并多次获得各类奖项，有着丰富的资料和经验。

方案设计与论证：
在电子密码锁电路的设计中，控制方法是核心技术。

方案一：以STC89C52为为电子密码锁系统核心，使用4*4薄膜按键作为数据输入方式，驱动12864液晶显提示程序运行过程和开锁的步骤，利用7805芯片实现电源转换。

图1 系统硬件结构图
方案二：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。

方案论证：
方案一中，利用单片机灵活的编程设计和强大的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，还可以添加电源转换，LED显示功能、等功能。

方案二中，虽然数字电路控制系统中常用的开关电器能够实现本设计中密码锁的逻辑控制，但存在接线复杂、寿命短、可靠性差、维护困难的缺点，给诸多应用带来了极大地不便。

方案选定：综上所诉，本设计选用方案一。

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、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：
①C语言程序设计和控制函数的调用
②薄膜按键键盘模块和12864动态显示工作方式的LED显示模块的控
制
③7805转换电路的设计
④用Altium Designer Winter 09s软件进行电路图设计。

第四部分：项目总体设计
电路原理与系统硬件分析：
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。

本系统的主控芯片为STC90C52单片机，由电源模块与7805电源进行转换对STC90C52进行12v供电、接入薄膜按键接入液晶显示电路、LED 显示电路和开锁闭锁电路组成。

系统具体原理图如图二所示。

图二系统原理图
首先系统主控芯片STC90C52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，LED显示灯绿灯亮，若不一致，则程序调用复位电路，重新向STC90C52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4*4薄膜按键进行密码锁定，然后调用锁定程序将电路锁住一定时间。

实际电路图如图三所示。

系统控制程序采用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STC90C52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，LED红色指示灯工作，提示密码输入错误，如果密码输入错误超过三次，则密码锁自动进行闭锁。

各子模块的实现方法：
系统由4大子模块组成，各子模块的实现方法如下：
①控制模块：控制核心由STC90C52构成，运行系统程序并通过扩展I/O 接口控制自主设计的各个子模块；
②开锁闭锁电路：当用户输入的密码正确而且是在规定的次数内输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。

若用户没有在指定的次数内输入正确的密码，驱动电路将自动锁住。

③密码修改模块：通过调用程序取消原先所设定的密码，然后通过键盘输入新的密码。

④键盘和显示模块：用4*4组成0－9数字键、退格键及确认键。

用8位数码管组成显示电路提示信息，当输入密码时，显示输入数据，当密码位数输入完毕按下确认键时，STC90C52单片机芯片对输入的密码与设定的密码进行比较，若密码正确，则门开，此处用绿色LED发光二极管亮做为提示；若在指定的次数内密码输入不正确，同时一定时间之内禁止按键输入。

⑤4×4行列式键盘的按键功能分布图如下图所示：
⑦预期结果。

各扩展板印刷电路制作完成，元件焊接无误，软件设计完好，调试成功后，系统能正常运行，基本完成前述系统所要求实现的各项功能。

STC90C52引脚图
设计报告总结：
收获:没想到这项看起来不需要多少技术的工作却是非常需要耐心和精力,在设计中渐渐明天了很多，电子密码锁的程序需要不断的修改,而且还需要考虑电源电路,以及如何使薄膜按键达到解锁的功能,这次的密码锁设计不仅仅是让我们把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，更重要的是同学间的团结。

问题：在设计中，选择器件需要结合电路，而且在程序设计时，经常不知道怎么实现解锁功能，这时候，就会请教指导老师郭鹏，在他的悉心教导下，让自己明白如何控制LED，而且以及对电路的理解，在这次操作中，我们共帮互助，一起完成这次设计,真正达到学以致用。

⑦器件清单：
STC90C52、7805芯片、电路板、12864液晶显示、LED、电控锁、Mosfet、IRF540。