基于单片机控制的电子密码锁的方案设计书开题报告.docx

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基于单片机控制的电子密码锁的方案设计书开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告

题目：

基于单片机的电子密码锁设计

姓名：

许艳学号:

201105310135

年级：

2011专业：

电子信息工程

指导教师：

姓名高珊职称讲师

学科信息处理技术

枣庄学院教务处制

2013年2月25日

说明

一、开题报告前的准备

毕业设计（论文）题目确定后，学生应尽快征求导师意见，讨论题意与整个毕业设计（论文）（或设计）的工作计划，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个部分构成：

1．研究（或设计）的目的与意义。

应说明此项研究（或设计）在生产实践上或对某些技术进行改革带来的经济与社会效益。

有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在可以在理论上做些探讨，说明其对科学发展的意义。

2．国内外同类研究（或同类设计）的概况综述。

在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究（或设计）已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自己对一些问题的看法。

3．课题研究（或设计）的内容。

要具体写出将在哪些方面开展研究，要重点突出。

研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。

4．研究（或设计）方法。

科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。

因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究（或设计）方法，以避免蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业设计（论文）或完不成设计任务。

5．实施计划。

要在研究提纲中按研究（或设计）内容落实具体时间与地点，有计划地进行工作。

二、开题报告

1．开题报告可在导师所在教研室或系内举行，须适当请有关专家参加，导师必须参加。

报告最迟在毕业（生产）实习前完成。

2．本表（页面：

A4）在开题报告通过论证后填写，一式三份，本人、导师、所在系（要原件）各一份。

三、注意事项

1．开题报告的撰写完成，意味着毕业设计（论文）工作已经开始，学生已对整个毕业设计（论文）工作有了周密的思考，是完成毕业设计（论文）关键的环节。

在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可包办代替。

2．无开题报告者不准申请答辩。

3．本表（原件）用钢笔填写，字迹务必清楚。

一、选题依据（拟开展研究项目的研究目的、意义）

随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。

锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。

随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。

据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。

这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。

研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。

由于电子锁的密钥量（密码量）极大，所以可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。

电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。

电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等，但较实用的还是按键式电子密码锁。

目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。

相比传统的机械式钥匙开锁携带不方便、安全性能差等特点，电子密码锁有易操作、功耗低等优势，使其越来越成为市场上的主流产品。

目前，在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。

在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内已有几个厂生产供应市场。

但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。

国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。

希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。

为满足人们对门锁的使用要求，增加其安全性，用电子密码锁代替传统机械式锁将成为一种趋势。

本课题研究的是以单片机为基础的电子密码锁的设计方法，希望能以对此课题的研究来促进电子密码锁的改善和发展。

二、文献综述内容（在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献）

随着人们生活水平的提高，如何实现防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜。

在日常生活和现代办公中，住宅和办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多以加锁的办法来解决。

若使用机械式钥匙开锁，人们经常需要携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣[]。

机械锁的这些弊端为一种新型的锁---电子密码锁，提供了发展的空间。

电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。

随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁已在国内外相继面世[]。

电子密码锁是由电子电路控制锁体的新型锁具，它采用触摸键盘方式输入开锁密码，操作方便。

触摸式电子锁的输入部分采用触摸开关（键盘输入），相比传统的机械开关之出其优势在于保密性高，使用灵活性好，安全系数高，无活动零件，不会磨损，寿命长等，因而受到了广大用户的亲呢[]。

早在80年代，日本产生了最早的电子密码锁。

随着日本经济复苏，电子行业的快速发展，一些利用简单的门电路设计的密码锁出现了[]。

这类电路安全性差，容易破解。

到了90年代，美国、意大利、德国、日本、加拿大、韩国以及我国的台湾、香港等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的基础，从而推动密码锁走向实际应用的阶段。

我国于90年代初开始对密码锁进行初步的探索。

到目前为止，在此领域虽已有较大的发展，采用各种电路进行设计的比较多，技术也相当先进，电子技术发展至今已达到相当高的水平，电子密码锁技术已十分成熟。

早期开发的电子密码锁由于电子器件所限，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，制作简单但不安全[]。

随着大规模集成电路技术的发展，电子密码锁在国内外发展非常快，70年代，以美国耶鲁制锁厂、欧洲西沙集团、联邦德国多姆公司为代表的国际制锁行业已开发出包括电子卡片门锁在内的十多种电子锁。

80年代初期，美国LSI公司研制成LS7220专用保密锁集成电路，使用四位密码。

90年代初，国外又推出采用12位密码的TWH9013专用保密锁集成电路。

在我国，《无线电》杂志1978，No5，p23-25上曾登载唐玮的电子锁一文。

此后，该刊与《电子世界》、《电器时代》、《电世界》、《五金科技》等杂志又相继发表了许多电子锁的文章。

1985年我国开始实施专利法时，天津大学申请了第一个公开的电子锁实用新型专利。

目前，最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其机构简单、使用方便、价格便宜。

但在使用中暴露了很多缺点：

一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。

据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，故安全性低。

二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。

三是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏。

四是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用[]。

现在，许多更加高级的电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认、感应式）已在国内外相继面世。

例如:

Keylock（第吉尔公司）开发的锁具核心芯片全部采用美国最先进的原装芯片，指纹识别技术，使得保密性大大增强。

KingArthur（香港亚瑟王集团）开发的亚瑟王智能防暴锁采用双芯冷备份，美国军工滑动指纹技术，16位密码保护，没有传统电子锁和指纹锁附带的机械锁孔，从整个设计上杜绝了小偷的开锁途径，但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密有较高要求的箱、柜、门等。

而且指纹识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广[]。

鉴于目前的技术水平与市场的接受程度，采用单片机灵活设计方案的电子密码锁仍然是这类电子防盗产品的主流[]。

1976年Intel公司推出了MCS-48单片机以来，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，它们大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，有的还集成A/D转换器、看门狗电路，液晶驱动等模块，RAM和ROM的容量也越来越大，寻址空间可达64kB，可以说，单片机发展到了一个全新阶段，功能越来越强大，应用越来越广泛[]。

Atmel公司生产的单片机AT89S51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8KB可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与MCS-51单片机产品指令和引脚完全兼容[]。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单片机上，拥有灵巧的8位CPU和系统可编程Flash，正是AT89S51单片机的这些优点，使得其能够为密码锁控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案，所以成为制作电子密码锁的首选[]。

电子防盗锁应用于金融业，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，金融行业电子防盗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防盗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，让电子防盗锁“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。

提高电子防盗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，根据电子防盗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，电子防盗锁的性能至关重要[]。

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防盗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”。

本设计采用单片机为核心单元，利用单片机串行发射、接受等功能设计具有本机开锁和报警功能的电子密码锁，要根据单片机设计相应的外围电路，复位电路，电源电路，指示电路，指示电路按键单元，显示单元，掉电存储单元等[]。

另外系统还有LCD提示灯等。

系统能完成本机、超次锁定、修改用户密码基本的密码锁的功能[]。

除上述基本的密码锁功能外，还具有调电存储、声光提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。

参考文献：

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三、研究方案（主要研究内容、目标，研究方法、进度）

研究内容：

本设计采用单片机为主控芯片，设计一款安全性高的电子密码锁。

研究目标：

本设计采用单片机为主控芯片，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，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至可以添加遥控控制功能。

用户想要打开锁，必须先通过键盘输入正确的密码才能将锁打开。

密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将打不开，密码还可以由用户自己修改设定。

系统以单片机作为密码锁设计的核心元件，结合外围的键盘输入、LCD显示、开锁等电路模块,它能完成以下功能：

基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，发光管亮，表示密码输入正确开锁；灭，表示密码输入错误没有开锁。

用C语言编写的控制程序与EPROM读写程序相结合，并用Keil软件进行编译，最后完成基于单片机的电子密码锁的仿真与调试。

研究方法：

1、检索、查找有关文献资料、对资料进行分析整理。

2、确定设计总体思路并进行方案论证

3、设计硬件电路

①首先设计单片机的基本外围电路：

复位电路，电源电路。

②设计电子密码锁的主要功能设计：

芯片擦除，开锁机构，键盘设计，显示电路设计。

③利用Protel等软件设计完整电路图，将外围基本电路跟重要功能单元跟单片机进行布线设计

4、软件程序编译设计

5、利用软件进行仿真与调试，最终完成系统的总设计

四、进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度）

2013.3.3-3.11通过翻阅书籍和期刊查找单片机方面的知识。

开始撰写初稿，熟悉软硬件设计模块，准备工作。

2013.3.12-3.25查找相关资料，通过对选题的研究和电子密码锁的具体要求，确定系统总体设计方案。

2013.3.26-4.12熟悉51系列单片机及开发环境，学习单片机的电路和应用知识，确定硬件结构，最小系统模块及键盘模块，LCD显现模块的设计，完成设计的硬件模块。

2013.4.13-4.25通过学习单片机C语言的编程知识，设计主程序模块的电路图，编辑键盘扫描及识别子程序机密码设置子程序，完成设计的软件模块。

2013.4.26-5.10根据完成的软硬件模块，对系统进行总体在线调试和仿真，完成需要操作的实验部分。

2013.5.11-5.19根据导师的意见认真修改，并细化论文细节和解决各项软硬件程序的问题，完善论文。

2013.5.20-5.25完成论文的最后作者声明部分，直至定稿，等待申请答辩，将“定稿”和“文献”交由导师和评阅人阅读并打分。

五、导师对文献综述的评语

签字：

年月日

六、专业意见

教研室主任签字：

年月日

七、院系意见

院（章）：

院负责人签字：

年月日