电子密码锁的毕业设计

毕业设计论文题目电子密码锁的设计专业名称机电一体化技术学生姓名指导教师毕业时间2015年6月毕业 任务书一、题目：电子密码锁的设计二、指导思想和目的要求：应对人们当今对安全性要求的提高，避免机械锁带来的麻烦。

实现电子锁控制，方便人们使用，降低危险系数，增加人们的安全感。

三、主要技术指标：日历时钟DS1302工作电压2.5V —5.5V温度DS18B20电压范围：3.0V —5.5V 、温度范围：-55—+125 精度：正负0.5。

四、进度和要求：准备阶段：2014年10月前，确认题目，准备与题目相关的资料制定设计方案阶段：2014年11月前，根据题目列提纲准备写论文，在这其中翻阅与之相关的资料，逐渐融汇贯通，形成自己的理解设计阶段：提交论文接受老师指导，根据老师的建议对其进行修改以便最终完成答辩总结提高阶段：在老师指导和帮助下，通过自己的努力完成这次设计，在设计过程中虽然自己遇到了困难，但最后自己还是完成了设计，而自己也在这次设计中学到了知识，提高了自己的能力。

五、主要参考书及参考资料：《MCS —51 单片机原理及应用教程》、《单片机外围电路设计》《单片机原理机应用》、《单片机应用技术教程》、《单片机应用程序设计技术》《单片机原理及应用》、《C51基础与应用实例》、《51单片机C 语言应用程序设计实力精讲》、《单片机C 语言案例教程》 《8051单片机C 语言程序设计与实力解析》学生：王天明 指导教师：王记昌 系主任：2014年11月10日设计论文目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 电子密码锁简介 (1)1.2 电子密码锁的发展趋势 (1)1.3本设计所实现的功能 (2)第2章方案比较与论证 (3)2.1 方案一：采用数字电路控制 (3)2.2 方案二：以单片机为核心的控制方案 (3)第3章系统模块电路设计 (5)3.1 系统总框图 (5)3.2 系统的模块电路设计 (7)3.2.1单片机最小系统模块 (7)3.2.2 时钟电路模块 (8)3.2.3键盘模块 (10)3.2.4显示模块 (12)3.2.5电源模块 (13)3.2.6 温度检测电路设计 (14)3.2.7开锁电路与报警电路设计 (16)第4章系统的软件设计 (17)4.1软件设计电路 (17)4.2 系统主程序图 (17)第5章总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (26)摘要随着人民生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变得尤其突出，传统的机械锁由于其构造简单，安全性低，无法满足人们的需求。

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，所以具有防盗报警功能的电子密码锁控制系统逐渐代替传统的机械式密码控制系统，克服了机械式密码锁控制的密码量少，安全性能差的缺点。

通过单片机编写密码程序，并用74LS47和3-8译码器74LS138驱动的数码管来显示密码。

数码管可以时时显示当前输入的四位数字。

当输入密码正确时，对应的指示灯亮；当密码不正确时，另一个对应的指示灯亮并且发出声音警报。

关键词：密码锁，单片机，报警第1章绪论1.1 电子密码锁简介电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而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。

其特点如下：1）保密性好，编码量多，远远大于机械锁。

随机开锁成功率几乎为零。

2）密码可变，用户可以随时改变密码，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）无活动零件，不会磨损，寿命长。

5）使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。

6）电子密码锁操作简单易行，一学即会。

1.2 电子密码锁的发展趋势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。

目前门锁主要用机械锁，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，且易出现故障，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性能即大打折扣。

针对这些锁具给人类带来的不便若使用机械式钥匙开锁，为满足人们对锁的使用要求，增大其安全性，用密码代替要是的密码锁应用而生。

它的出现为人们的生活带来了很大方便，有很广阔的市场前景。

由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，其种类不全，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，在后来多是基于EDA来实现的，其电路结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先的20引脚的2051系列单片机来实现的，但密码简单，易破解。

随着电子元件的近一步发展，电子密码锁也很出现了很多种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，有以前的单密码发展到现在的，密码加感应元件，实现了真正的电子加密，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以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。

出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。

但这类产品的特点是针对特定的有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。

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所获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。

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，对用户而言是“千挑百选、自得其所”。

可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。

1.3本设计所实现的功能本次设计实现——基于单片机的电子密码锁设计，其主要具有如下功能：1）密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。

2）报警、锁定键盘功能。

密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。

电子密码锁的设计主要有三部分组成：4*4矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。

另外系统还有LED提示灯，报警蜂鸣器等。

密码锁的设计关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能：1)密码输入功能：按下一个数字键，一个“一”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“一”向左移动一位。

2)密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。

3)开锁功能：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。

主要的设计实施过程：首先，选用单片机，以及选购其他电子元器件。

第二步，设计硬件电路原理图，并设计布线图。

第三步，使用Keil uVision3软件编写单片机的C语言程序、仿真、软件调试。

第四步，使用PROTEUS软件进行模拟软、硬件调试。

最后，联合软、硬件调试电路板，完成本次毕业设计。

第2章方案比较与论证2.1 方案一：采用数字电路控制。

其原理方框图如图2—1所示。

图2—1 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。

用以74L112双JK触发器构造的数字逻辑电路作为密码锁的控制核心，共设了9个用户输入键，其中只有6个是有效地密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰按键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要从新输入：如电路联系报警三次，电路将锁定键盘10秒，防止他人的非法操作。

电路有两大部分组成：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。

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。

2.2 方案二：以单片机为核心的控制方案。

首先单片机可以进行灵活的编程设计：首先在编写程序的过程中可以根据自己的设计要求编写适合自己的设计的程序后，可以通过下载的方式把自己根据设计所编写的程序下载到单片机中，在后续的使用过程中如果想更换程序，可以先把以前输入的程序擦出再把自己重新编写的程序下载到其中即可，这样可以为在用户节省费用的同时增加其安全性。

其次单片机上有丰富灵活的I/O端口，这些端口可以外接一些元器件，来增加其功能已实现其他机械锁所无法完成的工作，如可以添加加温度显示、时间显示甚至添加遥控控制功能这些都可以通过在I/O端口所添加各种元器件来完成，而这些功能在其他锁中需要外加其它相应的专门的部件才可以完成但对于以单片机为核心的密码锁来说其更容易实现。

最后控制的准确性，相对而言对于所有锁而言精确性是最重要的，因为这是保证安全性的前提，如果精确性不够高，那么其安全性很难得到相应的保障，单片机的精确性相对来说还很好。

以单片机为核心的控制方案不但能实现基本的密码锁功能，而且可以增加一些附加功能。

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或一种方案。

第3章系统模块电路设计3.1 系统总框图对于整个设计而言，是以单片机为中心，一切的附加设计都是围绕着单片机进行的。

其系统框图如图3—1所示：图3—1 系统框图在图3—1中所有附加元器件均以单片机为中。

首先当密码输入单片机后，需要通过显示电路显示出来，而且需要对所输入的密码进行检测，故单片机外必须要加一个密码检测电路，而且密码检测电路需要将检测的结果反馈给单片机，让单片机进行下一步的动作。

当密码正确后需要调动开锁电路对密码锁进行打开，同时开锁电路要把开锁的结果反馈给单片机，告诉单片机锁已经打开；当密码检测电路判断密码输入错误，同时把结果反馈给单片机，单片机会把错误信息反馈到显示电路中，让用户从新输入密码，同时记录密码输入错误次数。

当密码检测电路3次检测到密码错误后，得到反馈信息的单片机会直接调用报警电路，报警电路接到调用后会发出蜂鸣声进行报警并会把结果反馈给单片机，单片机得到反馈信息后，会调用数据锁存电路，对键盘进行10秒锁存处理，同时把信息反馈给单片机，这是单片机内的最小时钟电路进行计时，当10秒锁存时间到了后，单片机会把此信息再次发给数据锁存电路中，当锁存电路接到信息后会解除对键盘的锁存。

另外，在单片机增加时钟电路是方便用户对时间的把握，在用户锁门或开门的同时可以方便的查看时间；而增加温度传感器则是为了对应不同的环境对密码锁精度的影响，在不同的环境下，密码锁的精度会随之发生变化。

3.2 系统的模块电路设计3.2.1单片机最小系统模块首先需要选择单片机，虽然现在市场上单片机的种类和型号很多，但要根据本次设计要求来对其进行选择由于此次设计对象是广大普通用户，过首先要考虑经济性，在满足要求的同时应该首先考虑经济性。