学生姓名

专业

电气自动化

班级

1601电气技术（本）

学号

题    目

多功能电子密码锁的设计与制作

指导教师

职称

副教授

学   位

博士

题目类别

□ 工程设计        □ 基础研究       ■ 应用研究       □ 其它

【课题的内容与要求】

基于整个控制系统的研究设计情况，本设计主要进行如下方面的研究：用智能，集成且功能强大的单片机芯片为控制中心，设计出一套按键式电子密码锁。

本设计主要做了如下几方面的工作：

1.确定密码锁系统的整体设计，包括密码的存储与更改、密码数字的显示、密码是否正确的LED灯提示，暴力破解密码的蜂鸣器警报。

2.进行各模块的电路设计与连接、大体分配各个器件及模块的基本功能要求。在P0口处接上拉电阻来保证LED屏幕的正常工作以给用户显示正确有效的提示信息，接入两个发光二极管（红、绿各一个）来提示用户的密码是否正确，接入一个蜂鸣器来提示用户密码错误以及在被暴力破解时的报警功能，接入一个3*4矩阵键盘来让用户输入密码，与LED屏幕、发光二极管、蜂鸣器一起起到人机交互的作用。

3.进行软件系统的设计，使用KEIL采用C语言对系统进行编程，研究系统的判断逻辑，采用延时函数来有效实现键盘的防抖动功能，采用循环语句来实现键盘的实时监听，采用外接存储器保存密码，采用判断语句判断输入的密码是否正确以及输入错误密码的次数判断是否调用蜂鸣器和键盘响应，将各功能模块整合到一起形成一套高效、简练的系统。

【前言】

电子密码锁应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：1、授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜；2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；3、授予流通权，如自动存取款。目前，金融行业电子密码锁的应用主要集中在前两个层面上。下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子密码锁以及它们的技术发展方向。当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子密码锁“软、硬不吃”。一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度、锁止型式、配合间隙和布局。提高电子密码锁之防护能力的必然途径是报警，在金融业的许多场所有人值守、有电视监控，具有报警功能，可以综合物理防范和人力防范两种作用。报警的前提是具备探测功能，根据电子密码锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。根据国内外的实践经验，金融业实行安全防范风险等级很有必要，即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等，可以评估被防护物或区域的防护能力，得出风险等级，其中，电子密码锁的性能至关重要。

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密码锁获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子密码锁，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密码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”。

【方案的比较与评价】

方案一：采用数字电路控制。

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；如果用户输入密码的时间超过10秒（一般情况下，用户不会超过10秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警20秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘2分钟，防止他人的非法操作。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。故不采用。

方案二：采用一种是用以STC89C51为核心的单片机控制方案。

选用单片机STC89C51 作为本设计的核心元件，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，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接LCD1602显示器用于显示作用。其原理如下图1所示：

图1  单片机控制密码锁原理图

可以看出方案二控制灵活准确性好且保密性强还具有扩展功能，根据现实生活的需要此次设计采用此方案。

【预期的效果及指标】

本次多功能电子密码锁的功能需求分析到控制系统的硬件系统设计（电路图的设计和绘画、各部分电器件的选择）、软件系统设计（主程序和各功能子方法的函数设计、编写、调用和键盘的键盘监听）以及各个功能模块的组成到程序的模拟仿真，以STC89C51单片机为核心进行系统设计，在实现密码锁基本的判断密码正确性的基础上，根据实际需求添加修改密码、报警中断、防键盘抖动、抬手检测等实用功能。

【进度安排】

2018年12月—2019年3月

进行大量论文相关材料阅读，撰写开题报告，开题。三月中旬完成开题报告；

2019年3月—2019年4月

2019年四月中旬完成论文初稿，交给导师修改，对不足的地方进行改进，学院进行论文中期检查；

2019年4月—2019年5月

对论文不足之处再修改，五月中旬并完成论文，形成定稿；

2019年5月—2019年6月

对论文进行评阅，合格的论文进行资格检查，组织毕业论文答辩。

【参考文献】

[01] 何宏主编. 单片机原理与接口技术. 北京：国防工业出版社. 2006.07

[02] 杨西明, 朱骐主编 . 单片机编程与应用入门. 北京:机械工业出版社 .2004.06

[03] 先锋工作室编著. 单片机程序设计实例. 北京: 清华大学出版社 .2003.01

[04] 谢宜仁主编 . 单片机实用技术问答. 北京: 人民邮电出版社 . 2003.02

[05] 梁丽.电子密码锁的计算机仿真设计.计算机仿真,2005

[06] 房小翠,王金凤编著. 单片机实用系统设计技术. 北京: 国防工业出版社 . 1999.06

[07] 各种网络教程及其他

[08] 王宽仁. 可靠安全的智能密码锁. 电子技术应用 , 2001

[09] 李捷 , 陈典涛 , 陈建华 , 等. 一种基于单片机的电子密码锁的设计 [J]. 农机化研究 , 2004, 5

[10] 董继成. 能防止多次试探密码的单片机密码锁.国外电子元器件 , 2004, 3

[11]赵益丹,徐晓林,周振峰编著.电子密码锁的系统原理、设计程序及流程图.嘉兴学院学报,2003,15

[12] 张培仁. 基于 C语言编程 MCS- 51单片机原理与应用. 北京: 清华大学出版社 , 2002.12

【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）

□同意提交开题论证     □修改后提交         □不同意提交（请说明理由）

指导教师签章：                             年   月    日

【院系意见】

□同意指导教师意见     □不同意指导教师意见（请说明理由）    □其它（请说明）

院系签章：                    年    月    日