电子密码锁总体设计专项方案.doc

电子密码锁设计
一、目标
1、任务和目标
本项目设计一个基于AT89C51单片机控制电子密码锁，要求达成以下任务目标：
（1）可经过键盘输入密码控制开关开锁和闭锁；
（2）可经过扩展LCD显示器显示输入密码；
（3）密码能够数次改写和重置；
（4）连续三次输入密码错误，报警装置开始工作，密码锁进入锁机状态。
2、功效需求简述
功效
具体叙述

1、密码输入及查对功效
l 系统开启后，经过键盘输入初始密码“111111”，按下密码输入键进行确定，密码锁开锁，以后经过点击输入新密码键，输入6位新密码，点击新密码保留键，新密码保留；
l 电子密码锁含有多组密码和管理员超级密码功效；
l 假如密码正确，可进行开锁动作。若密码不正确，系统将给出提醒通知用户已经输入次数，若三次错误输入后，系统自动锁定键盘，屏蔽全部操作，并显示“waiting....”；
l 系统自动锁定时间为五分钟，锁定时间过后，系统提醒“in put again”，此时可重新输入密码，进行开锁操作；
l 保密功效：每次输入密码数字，显示均是“*”符号；
l 当按下开锁键，系统将输入和密码进行检验查对，假如正确锁打开，不然不打开，并发出报警提醒。
2、多组密码设置功效

l 在用户设置了一组常见密码基础之上，能够另外在设置2组备用密码，以增加多用户使用功效，满足用户基础需求；
l 在用户丢失或遗忘一组密码后，能够经过另外几组备用密码进行开锁并并对密码进行再次修改和设定，增加了密码锁使用灵活性；
l 能够设置一组超级密码“999999”，在任何情况下，凭借超级密码全部能够开锁和修改密码。
3、报警功效

l 设置密码锁开锁次数为3次，当输入超出三次还未开锁成功时，蜂鸣器报警30秒，而且锁定键盘。十分钟内不能进行任何操作，等候锁定时间过后，解除警报，密码锁恢复输入功效，提醒“in put again”；
l 在每一次输入密码后，系统全部会以英文字符形式给出输入密码正确是否，若是错误系统会给警告。
4、个人密码更改功效

l 密码能够由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码，修改密码之前必需再次输入密码；
l 先用初始密码开锁，在开锁成功后点击“输入新密码”使系统进入修改个人密码状态；
l 个人能够随设置新密码，设置完成后点击“保留新密码”按键，新密码设置成功；此该新密码和以前密码全部能够进行开锁操作；
l 此时可输入6位新个人密码，点击新密码保留，密码更改成功。
5、时间显示和计时功效
l 系统开启后会自动显示当地即时时间，显示方法为：时-分-秒
l 在输入密码时软前后相邻两个密码符输入时间间隔超出10分钟，则系统自动放弃此次操作，返回到重新输入密码阶段

二、具体设计方案选择及设计思绪概述
1、设计方案选择
此次设计密码锁在理论上能够利用多个设计方法及原理进行设计，依据设计简单、高效、易于实现等标准，关键有两种设计方案可供选择，即：数字电路控制和以AT89C51为关键单片机控制两种方案。现在对其两种方案进行可行性对比分析。
方案一：采取数字电路控制。其原理图下图1所表示。

图1 数字密码锁电路方案
电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了预防因为停电造成密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。
采取数字密码锁电路好处就是设计简单。用以74LS112双JK触发器组成数字逻辑电路作为密码锁关键控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效密码按键，其它全部是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入密码无效，需要重新输入。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、实施电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。
方案二：采取一个是用以AT89C51为关键单片机控制方案。利用单片灵巧活编程设计和丰富I/O端口，及其控制正确性，不仅能实现基础密码锁功效，还能添加多组密码设置、报警提醒等控制功效。其原理以下图2所表示。

图2 单片机控制方案
密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、实施电路、报警电路。
经过比较以上两种方案，单片机方案有较大活动空间，不仅能实现所要求功效而且能在很大程度上扩展功效，而且还能够方便对系统进行升级，所以我们采取一个以89C51为关键单片机控制方案。利用单片灵巧活编程设计和丰富I/O端口，及其控制正确性，进行密码锁设计工作以实现基础密码锁功效。
2、初步设计思绪概述
对于此次密码锁初步设计，首先是要有一定大约思绪。以下图3所表示，此次设计选择单片机开发系统，以AT89C51单片机为关键，辅以扩展键盘和LCD显示模块组成完整系统。经过键盘采集输入信息，和单片机内储存值比较，假如密码正确，则开锁电路打开；假如密码错误，给犯错误提醒。若连续三次输入密码错误，蜂鸣器产生蜂鸣音，而且系统自动锁定键盘；在以上工作同时显示电路工作，同时显示符号“*”替换输入数值。

图3 最初设计思绪框图
二、设计方法和技术条件
1、设计标准
系统总体设计标准以下分析，应该尽可能满足密码锁功效要求，包含程序开启功效、锁基础功效、个人密码更改功效、多组密码设置、报警功效。
首先，经过键盘采集输入信息，和单片机内储存值比较，假如密码正确，则开锁电路运行，锁被成功打开；假如三次密码错误，则报警系统自动进行提醒，蜂鸣器产生蜂鸣音；在以上工作同时显示电路工作，同时显示输入数值。
在输入正确密码后，密码锁开锁，按输入新密码键，输入新密码，按下新密码保留键，则修改密码成功。要再次开锁则需要输入正确密码。
2、应用技术分析
此次密码锁功效实现，需要使用到以下关键技术：
（1）基于AT89C51单片机简单设计及外围扩展电路；
（2）键盘输入及单片机间数据传输；
（3）LCD显示技术、动态输出及单片机间数据传输。
（4）通信传输协议
3、设计者目前已含有技术条件
在设计密码锁之前，本组三位组员基础上已经掌握了以下技术：
(1)课题组组员全部参阅过相关51单片机开发方面书籍，熟悉Altim Designer电路设计，有一定电路设计基础；
(2)课题组组员李鹏飞对C语言函数库调用有一定了解，含有C语言程序设计开发经验；
(3)课题组组员李俊龙熟悉PCB板制作过程及protuse绘图，课题组组员刘茂有一定文学功底，有一定能力撰写课题汇报；
(4)各个组员全部能够熟练利用仿真软件proteus和编译软件keil进行仿真试验和调试。
(5)对通信协议和传输有一定了解
4、设计关键难点
完成本方案设计关键和难点有以下几点：
(1) C语言程序设计和控制函数调用；
(2) 键盘模块和动态显示工作方法LCD显示模块控制；
(3) 报警电路设计；
(4) 用Altim Designer软件进行电路图设计；
(5) 单片机于PC机通信传输功效实现。