1、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
2、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
3、如下1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1 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、
4、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1LED 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: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 AltiumDesigner Winter 09 电路设计,有一定的项目开发及电路设计基础。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一2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
5、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
6、 双 JK 触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控3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
7、,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。制设计重点难点: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37805 转换电路的设计4用 Altium Designer Winter 09s 软件进行电路图设计。4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,
8、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。5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
9、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。678系统控制程序采用 C 语言编写,主程序流程图如图所示 开始提示输入密有键按下数字键退格键确认键Y正确Y退出N NY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9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
10、;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: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
11、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 09 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。44 行列式键盘的按键功能分布图如下图所示:10按键键名功能说明09 键数字键输入密码Del 键退格键取消刚才输入的密码Enter 键确认键密码输入完成A、B、C、D预留视情况而定预期结果。各扩展板印刷电路
12、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11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。器件清单:STC90C52、7805 芯片、电路板、12864 液晶显示、LED、电控锁、 Mosfet、IRF540。12