科创项目总结研究报告.docx

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科创项目总结研究报告

大学生创新基金项目研究总结报告

1.研究总结报告主要包括项目的研究意义及价值、具体项目研究过程（包括研究内容与方法）、结论和成果、项目的特色或创新点、应用前景、收获和体会、尚存在的问题及进一步研究的设想等内容。

2.研究总结报告正文格式：

首行缩进2个字符，小四号仿宋字体，1.5倍行距。

3.研究总结报告字数不低于5000字。

4.一律使用A4纸打印，一式三份。

一、项目研究的目的和意义、具体目标

1.1研究目的和意义：

传统意义上的门锁一般都是通过钥匙来实现开门的功能。

然而，钥匙开门存在着诸多弊端。

作为一种实物，钥匙一旦遗失将会对用户造成很大的麻烦。

同时，万能钥匙的出现和钥匙被人窃取、偷配现象的存在，导致用户的人身和财产安全很难得到保障。

尽管现在很多人在研究，但是其实用性很低，难以生活化。

基于MCU技术的电子密码锁可以最大程度地保障用户的门户安全。

我们用密码代替钥匙，可以从根本上解决了“钥匙遗失”这一问题。

与其他普通的门禁密码锁不同的是，我们还将电话报警模块模块融合到这一设计当中，实现用户与密码锁的人机交互通信。

一旦密码输入者连续三次输入密码错误，密码锁将执行以下命令：

1．密码锁自动锁定，在规定的时间后自动解除，并由用户手机发送解锁命令后解锁。

2．摄像头自动启动拍摄密码输入者的照片并传输到附近的相关管理处（如用户手机。

物管中心）。

3．电话报警模块模块发送短信到用户手机提醒用户注意。

4．蜂鸣器警报。

此外，开门信息会储存在MCU中，用户可查看之前的开门记录。

每次用户更改密码，电话报警模块模块也都会发送短信通知用户。

一旦用户忘记密码，可由电话报警模块模块发送验证码到用户手机，用户使用该验证码即可更改密码。

以上措施将大大提升该密码锁的性能，从而确保用户财产安全。

该密码锁设计完成后的价格在300￥左右，批量生产成本更低，不仅适用于中高档家庭用户，更是仓库、资料库等需要高安全系数部门的良好选择。

1.2具体目标：

是以MCU和电话报警模块为核心，设计出具有高安全性能的方便使用的电子密码锁。

2.国内外的研究状况

2.1国内研究状况：

国内对类似的““电子密码锁”的研究很多，但将电话报警模块模块和摄像装置整合到密码锁中进行远程信息传输控制和实时监控的很少，日常生活中具体应用实物也鲜见，其主要原因是相关技术不成熟且成本较高，普遍适用性低。

2.2电子密码锁的研究：

为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。

它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景。

由于电子器件有限，以前开发的电子密码锁，其种类不多，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。

随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强。

以基于80C51单片机的密码锁居多。

2.3电话报警模块模块的研究：

电话报警模块模块广泛地运用到了工业应用领域，在各行各业都能看到电话报警模块模块应用的产品。

比如，在车载监控领域，使用电话报警模块模块将车辆行驶的GPS数据传输回车辆管理中心；在电力、水务系统，通过电话报警模块模块实现了远程智能抄表，可以实时监控用户的用电和用水量；在测绘行业，为很多偏僻的测绘点安装了电话报警模块模块实现了实时监控，不必再人工搜集数据……普通电脑或者单片机可以通过RS232串口与GPRS模块相连，通过AT指令控制GPRS模块实现各种基于电话报警模块的通信功能。

2.4国内研究情况总结：

总体而言，国内相关的研究还是比较多的，这也给我们提供了丰富的参考资料。

我们可以参考各个模块的功能，将它们进行有机的结合，实现更加强大的功能和可靠性更高的产品。

2.5国外研究状况：

国外此类密码锁的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，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。

此类密码锁的价格普遍较高，不适于大规模推广使用。

在国外，集成了电话报警模块和摄像头来实现远程控制，能实现信息实时反馈的密码锁基本没有。

2.6国外研究情况总结：

国外的密码锁研究，虽然具有识别的多样性，没有远程控制和实时监控功能，但成本过高，不能被大规模的推广运用，而我们所要研制的密码锁将能弥补这些不足。

二、研究过程

1、研究内容：

基于MCU技术的电子密码锁的研究主要以MCU和电话报警模块模块为基础，通过连接摄像头等外部设备，配以相应的硬件设备，结合实际运用情况，可实现用户通过密码开门，通信，防盗等多样功能，以提高其安全性，实用性。

2.研究方法、研究方案及可行性（理工类项目填写技术路线和技术指标）

技术路线：

我们将采用设计+实践+验证的研究方法，共分5个阶段来完成这个项目。

第一阶段：

查阅资料文献与学习理论知识，了解国内外关于这方面的研究状况并补充相关方面的理论知识。

第二阶段：

方案设计。

我们将确定该项目的总体设计方案与设计思路，然后研究各个模块并确定各个模块的具体功能，直到实现预期的目的。

第三阶段：

研制、开发和调试。

包括编写相应功能的程序，设计该密码锁的外围电路与接口，功能调试（包括程序的调试，电路的调试和硬件的调试）直到改密码锁达到预期功能。

第四阶段：

性能的测试与完善。

我们将对该密码锁进行测试，然后对其中不足的地方进行修改与完善，提高系统工作的稳定性和可靠性。

第五阶段：

撰写论文，总结项目完成过程中的收获。

3、研究方法与方案：

我们以stc89系列的单片机为核心与电话报警模块通信模块结合，研究内容由下述具体方法实现：

3.1系统总体框图：

3.2各模的功能及技术指标：

单片机

由于所需的控制程序较多，因此选用内存较大的stc89S52单片机。

电源模块

外部电源为干电池，经过电压转换后向单片机及其他模块供电。

内部电源为锂电池，在外部电源电压不足时作为临时电源使用。

时钟模块

使用高精度时钟芯片控制提供精确时间。

输入显示模块

使用4*4矩阵键盘和128*64液晶实现。

键盘用于选择相关操作和输入密码。

液晶在用户执行开机、输入/修改密码、查看历史记录以及电源电压过低时显示相应提示。

电磁锁模块

密码输入正确时由单片机控制电机开锁。

电话报警模块模块

用户连续三次输入密码错误、更改密码、遗失密码申请重设时向用户手机发送相关信息。

用户可以用输入显示模块更改用户手机的号码，号码可以为多组。

警报模块

使用摄像头和蜂鸣器实现。

用户连续输入3次密码错误时，蜂鸣器报警，摄像头拍摄输入者照片并传输。

4.项目的特色与创新点

该电子密码锁创新性地将单片机与电话报警模块相结合，辅助以其他外围电路设备，安全系数高，能够最大程度实现保卫门户的功能。

如以下几方面：

1.安全，方便，快捷；

2.性价比高；

3.适用性强可以运用多种场合；

4.采用128*64液晶屏显示界面，支持中文，更加人性化；

5.具有密码保存功能，将修改后的密码写入到单片机自带的E2PROM中；

6.密码输入错误三次后，开启声光报警，更加真实趣味；

7.电话报警模块模块实现了远程控制，在未来3G平台上能够得到更好的发展和应用；

8.在密码出现三次错误时，可以用摄像头实现拍照功能。

三、结论和成果

1.硬件部分

目前密码锁完成现状

1.1电路原理图

2.各模块介绍

2．1主控制芯片STC89C52介绍

单片机采用STC89S52单片机,STC89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，与工业80C51产品指令各引脚完全兼容。

2.2键盘输入模块

4*4矩阵键盘实现密码的输入和密码确认及修改等一系列输入。

键盘消抖采用软件消抖的方法。

2.3输出显示模块

采用LCD1602两行显示提示信息。

鉴于本液晶芯片只能显示两行字符。

所以未添加时间显示功能。

第一行显示提示信息，第二行光标闪烁，提示用户输入。

2.4密码存储模块

AT24C02是ATMEL公司的2KB字节的电可擦除\是模拟的IIC总线式EEPROM，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流5.5V，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。

本实验中，AT24C02的SCLK和SDA引脚（SDA为数据线，SCLK为时钟信号线）接上拉电阻后与单片机的P2.6和P2.7脚相连

2.5报警电路

报警电路使用LED和蜂鸣器组成，实现在输入密码三次错误后的报警，提高密码锁的安全性。

报警一段时间后LED灭，蜂鸣器关闭。

2.6晶振电路

晶振电路使用11.0592MHz的石英晶体振荡器，给系统提供准确的时钟信号。

充分发挥了石英晶振振荡器的输出频率稳定的特性。

2.7复位电路

复位电路在检测到S0被按下时，给芯片的RST引脚一个低电平，复位时间超过两个机器周期，从而使系统成功复位。

2.程序设计

2.1程序设计流程图

2.2程序代码见附件1

四、应用前景

在学校中，电子密码锁可以用于图书馆存包厨，方便同学的存取手包，从而避免出现自习结束后找不到书包的现象。

在宿舍管理中，密码锁用于刷卡的门禁，实现人员的管理。

在超市中，密码锁用于顾客的储物柜，方便顾客的购物。

五、收获和体会

项目从申报到研究再到完成，小组成员都付出了不少的心血和时间。

大家本着边学习边制作的态度，解决了一个又一个的难题。

买器件，焊接电路，阻值容值确定，都带着认真和严谨的科学态度。

同时，工作也精益求精，细到芯片的选取，不仅要考虑芯片的功能完善与否，还考虑了芯片的价格，力求使系统整体价格稳定在合理的区间。

项目在中期的审核和国家级申报的过程中，在老教授的谆谆教诲中，领悟到科研的精神。

密码的安全和项目的硬性指标是被问到的最多的问题，回来后成员进行了深入的反思。

重新认识到项目的进行需要一个硬性的指标作为方向，而不是仅仅达到实现基本功能的目标。

经过一番思考后，认为指标主要是密码锁的安全程度、系统的整体价格、系统正常运行的能耗。

六、尚存在的问题及进一步研究的设想

1.尚存在的问题

本项目的基本功能基本实现，但是还存在很多的缺陷。

离最终的家庭医用还有很长的路要走。

存在的问题，一是芯片的驱动能力一般，同时不能扩展很多的附加功能；二是，芯片正常运行整个芯片一直处在工作模态，系统的功耗比较高。

不能很好的节约电能。

三是，液晶屏选用LCD1602，只能输出两行字符，不能很好的输出更多提示信息，与用户的交互性不理想。

四是，未完成家庭用220V交流电对系统的供电，不方便使用。

2.进一步的设想

2.1芯片

选择MSP430作为控制芯片，理由是，首先MSP430有多种工作模式，使用其最小能耗模式，可使系统在安静模式下的能耗大幅减小。

其次，是MSP的扩展功能更丰富，便于后续的电话报警模块的添加。

最后是，MSP430的计算和处理能力大幅提升，使系统的响应速度更快。

2.2显示模块

选用12864芯片，理由是输出信息增多，方便用户的使用

2.3输入模块

使用触摸屏，理由是当前触摸式感应屏更多的应用于生活中，增加用户的舒适度。

2.4感应开锁（设想）

为方便用户使用，不必去记忆复杂的密码，可以尝试使用手机信号感应开锁，用户用自己的手机就可以实现开锁。

前提是密码锁的安全性没有降低。

抑或采用指纹识别技术实现开锁功能。

七现今成果

参加省级物理和科技作品大赛并获得一等奖