电子密码锁设计方案
1.1 电子密码锁的现状
随着我国对外开放的不断深入，高档建筑发展很快，高档密码锁具市场的前景乐观。我国密码锁具行业对密码锁具高新技术的投入正逐年增大，高档密码锁的市场需求也逐年增加。在安防工程中，锁具产品是关系到整个系统安全性的重要设备，所以锁具产品的优劣也关系了整个安防工程的质量和验收。
目前，市场上比较先进的智能电子密码锁分别有：IC卡电子密码锁、射频卡式电子密码锁、红外遥控电子密码锁、指纹识别电子密码锁和瞳孔识别电子密码锁等。IC卡电子密码锁成本低，体积小，卡片本身无须电源等优点占领了一定的市场份额，但是由于有机械接触，会产生接触磨损，而且使用不太方便，在一定程度上限制了它的应用；射频卡式电子密码锁是非接触式电子密码锁，成本也不太高，体积跟IC卡密码锁相当，卡片使用感应电源，重量很轻，技术成熟，受到了广泛的欢迎，但是与IC卡电子密码锁相比，成本偏高；指纹识别电子密码锁和瞳孔识别电子密码锁可靠性很高，安全性是目前应用系统中最高的，但是成本高昂，还没进入大众化使用阶段。
在国外，美国、日本、德国的电子密码锁保密性较好，并结合感应卡技术，生物识别技术，使电子密码锁系统得到了飞跃式的发展。这几个国家的密码锁识别的密码更复杂，并且综合性比较好，已经进入了成熟期，出现了感应卡式密码锁，指纹式密码锁，虹膜密码锁，面部识别密码锁，序列混乱的键盘密码锁等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，新型的电子密码锁系统的应用也越来越广。
基于FPGA的电子密码锁是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施，适用各种场合，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂、家庭等。
在数字技术网络技术飞速发展的今天，电子密码锁技术得到了迅猛的发展。它早已超越了单纯的门道及钥匙管理，逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着巨大的作用。在该系
统的基础上增加相应的辅助设备可以进行电梯控制、车辆进出控制，物业消防监控、餐饮收费、私家车库管理等，真正实现区域内一卡智能管理。
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。在实际应用中, 由于程序容易跑飞, 系统的可靠性能较差。基于FPGA的电子密码锁已经是现代生活中经常用到的工具之一，用于各类保险柜、房门、防盗门等等。用电子密码锁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。由于采用的是可编程逻辑器件FPGA，使得系统有相当大的灵活性，随时可以进行硬件升级、扩展，而且系统设计完善以后还可以将主控的FPGA固化成一片ASIC，那么这块ASIC就可以作为专用的数字密码锁芯片。而且由于硬件可升级，还可随时增加密码位数或增加新的功能，使得密码锁有更高的安全性、可靠性和方便性。
1.2 主要完成的工作
课题主要解决系统硬件和软件两方面的问题。硬件方面要解决FPGA可编程器件与其外围电路的接口设计的问题；软件方面主要问题是利用Verilog HDL 语言完成基于FPGA的电子密码锁的编程问题。除此之外，程序还要完成基本的密码开锁功能，并通过扬声器长时间鸣叫报警。本设计是由FPGA可编程逻辑器件编程实现的控制电路，具体有按键指示、输入错误提示、密码有效指示、控制开锁、控制报警等功能。它具有安全可靠、连接方便、简单易用、结构紧凑、系统可扩展性好等特点。
一、系统硬件设计
2.1 设计方案
2.1.1 功能需求分析
本系统主要集中在以FPGA以核心外围扩展设计，整个电路主要电子锁具的组成框图是以可编程逻辑器件（FPGA）为核心，配以相应硬件电路，设计一个密码锁，密码为一个4位的十进制数，密码固化在锁内，用户输入密码正确，则开锁（绿灯亮)；若不正确，则报警（红灯亮）若用户输入密码不正确，可以按复位键重新输入密码。
2.1.2 系统实现方案的论证比较
方案一：采样台湾凌阳科技有限公司推出的以凌阳自主研发的SPCE061A 芯片为主控芯片，用一条下载线连接到计算机就可以实现在线仿真、在线调试、
在线下载，低廉的价格保证了系统可靠开发；此外，61板具有SOC概念、DSP 功能和语音特色，为电子密码锁的语音报警提供了方便，但是基于单片机设计的密码锁外围电路比较复杂，系统可靠性差，密码的数量少，尤其是系统的程序不够稳定，功率较大，需要专门的电源供电，所以不采用这个方案。
方案二：设计一种基于FPGA的电子密码锁的设计，用FPGA设计的系统已经是现代生活中经常用到的工具之一，通过键盘输入密码，用FPGA作为主控芯片，用数码管显示输入的数字，如果出现错误便通过报警电路发出报警，主控芯片又可分为按键处理部分、控制部分和译码显示部分用电子密码锁代替传统的机械式密码锁。由于采用的是可编程逻辑器件FPGA，使得系统有相当大的灵活性，随时可以进行硬件升级、扩展。而且系统设计完善以后还可以将主控的FPGA固化成一片ASIC，那么这块ASIC就可以作为专用的数字密码锁芯片。
方案的论证比较
在实际应用中, 由于程序容易跑飞, 系统的可靠性能较差，而基于FPGA设计的电子密码锁克服了基于单片机设计密码锁的缺点。基于上述比较以上两种方案，根据系统设计要求，采用方案二。
2.1.3 方案的总体设计
原理框图
本系统由主控芯片（FPGA），键盘，显示电路，报警电路和开/关门电路组成，而主控芯片又可分为按键处理部分，控制部分和译码显示部分。系统原理框系统原理框图如图2.1.3所示：
图2.1.3 总体框架
总体设计原理
本系统有8个按键，K0,K1,K2,K3,K4,K5代表数字0-9共10个数字和1个确认键，1个复位键。密码长度为四位，并且固化在锁内，输入正确密码后，按确认键即可开门，本系统设置为绿灯亮。在输入密码的过程中，当用户键入错误密码时，报警灯红灯亮。按下复位键，可使报警停止，同时清除所有密码显示。每输入一位数字，密码在数码管上的显示左移一位。即上电后，按确认键即可开门。门开后可通过锁门按钮关门，门关上后要再次输入密码才能开门。在输入密码的过程中，当用户键入错误密码时，系统就会报警，由扬声器发出报警声，当连续三次出现密码错误时，则系统会长时间报警不止，这时必须按警报复位键方可停止。
2.2 主控模块
2.2.1 主控芯片EP4CE6E22C8的介绍
主控芯片采用ACEX1K 系列的EP4CE6E22C8。Cyclone IV系列是当今Altera CPLD 中应用前景最好的器件系列之一，该系列的FPGA 由逻辑阵列块LAB （Logic array block）、嵌入式阵列块EAB（embedded array block）、快速互联以及IO 单元构成，每个逻辑阵列块包含8 个逻辑单元LE（logic element）和一个局部互联。每个逻辑单元则由一个4 输入查找表（LUT）、一个可编程触发器、快速进位链、级连链组成，多个LAB 和多个EAB 则可通过快速通道互相连接[3]。EAB 是Cyclone IV系列器件在结构设计上的一个重要部件，他是输入端口和输出端口都带有触发器的一种灵活的RAM 块，其主要功能是实现一些规模不太大的 FIFO、ROM、RAM 和双端口RAM 等。
2.3 键盘模块
按键方式分为8个独立按键，K0,K1,K2,K3,K4,K5代表数字0-9共10个数字和1个确认键，1个复位键。考虑到按键数目不够，采用了一位按键作为功能转换按键；即前5位按键输入0~4，同时按下功能转换按键时，按键0~4即转换为按键5~9，这就弥补了按键数目的不足。最后两位按键设定为确认输入按键和复位按键。密码输入完成后可以按确认键检验密码的正误，报警、输入错误或者其他情况可以按复位按键重新输入。按键上拉，当IO口被拉高电平，当IO口检测到高电平时，表示按键按下。部分按键控制电路如图2.3所示：
图2.3
2.4 显示模块
LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是7段LED，本设计将采用共阳极。共阳极LED显示块的发光二极管与阳极并接。
数码管显示块中共有8个发光二极管，其中7个发光二极管构成七笔字形“8”，1个发光二极管构成小数点。7段显示块与FPGA接口非常容易。只要将一个8位并行输出与显示块的发光二极管引脚相连即可。8位并行输出口输出不同的字节数据即可获得不同的数字或字符，如表5.1所示。通常将控制发光二极管的8位字节数据称为段选码。共阳极与共阴极的段选码互为补数。
表2.4 LED显示块功能表
三、芯片主控设计
3.1 FPGA有限状态机
本设计是通过FPGA有限状态机来实现，设计有限状态机最开始的工作时要确定电路，包括哪些状态，比如某个电路包括四个状态，S0,S1,S2,S3。然后对所有状态给出一个状态编码，比如为状态S0赋予编码00，为状态S1赋予编码01，为状态S2赋予编码10，为状态S3赋予编码11。状态编码是状态的标识，保存在寄存器当中，对于此编码形式，只需一个2位的寄存器就可以了。
FSM Encoding Style 主要有： Binary Encoding One Hot Encoding Gray Encoding
二进制与一位热码的特性比较：
表3.1 二进制与一位热码的特性比较
状态机可以认为是组合逻辑和寄存器逻辑的特殊租户，它一般包括两个部分：组合逻辑部分和寄存器逻辑部分。寄存器用于存储状态，组合电路用于状态译码和产生输出信号。状态机的下一个状态及输出，不仅与输入信号有关，而且还有寄存器当前所处的状态有关。
根据输出信号产生方法的不同，状态机可以分成两类:Mealy型和Moore型。Moore型状态机的输出只是当前状态的函数，而Moore型状态机的输出只是当前状态的函数，而Mealy型状态机的输出则是当前状态和当前输入状态的函数。其原理如下两图：
3.2 设计流程
本次密码锁的设计，有限状态机应该包括以下状态：密码为输入前的等待状态、输入密码时的等待状态、输入密码正确时的通过状态、输入密码错误时的警报状态。
图3.3 主有效状态机的状态转换图
其中当密码输入时又可包括以下状态，正常输入状态、异常输入状态（包括命令状态）、输入确认状态。
下面的图（图是在程序编译后，tools->Netlist_Vewers->RTL Vewer得到的）表示了密码输入的时候的次状态机，表示了4个密码输入的顺序状态，以及输入完成后的等待确认状态。
图3.4次有效状态机的状态转换
3.3 软件设计总RTC级图
3.4 状态编码
状态编码主要有二进制编码、格雷编码和一位独热编码等方式。格雷编码时，相邻状态每次只有一个比特位产生变化，这样减少了瞬变的次数，也减少了产生毛刺和一些状态的可能。
采用一位独热编码，虽然多用了触发器，当可以有效节省和简化组合电路。对于寄存器数量多而逻辑相对缺乏的FPGA器件来说，采用一位独热编码可以有效提高电路的速度和可靠性，也有利于提高器件资源的利用率。
将产生状态的组合逻辑电路和用于保存状态的寄存器分别写在不同的
always块中。其中主要包括：输出控制部分、警报计时部分、锁打开后的计时部分、比较密码部分、记录密码部分和记录错误次数的部分
3.5 密码的输入
本次密码锁的密码输入采用FPGA芯片上的8位单个按键,考虑到按键数目不够，采用了一位按键作为功能转换按键；即前5位按键输入0~4，同时按下功能转换按键时，按键0~4即转换为按键5~9，这就弥补了按键数目的不足。最后两位按键设定为确认输入按键和复位按键。密码输入完成后可以按确认键检验密码的正误，报警、输入错误或者其他情况可以按复位按键重新输入。
另外由于按键的时候同时会引起状态机的转换，所以如果按键的时候对按键判断次数过多会产生状态的过快转换，记录的密码和数码管的显示就同时会出现错误，因此在按键部分加入了消除多重按键的程序，只检测一次按键的下降沿，解决了这个问题。
3.6 密码的记录与比较
程序设定了一个寄存器用来记录输入的密码。当次有效状态机（即密码输入的状态机）发生转换并且有密码输入时，程序会记录下输入的密码在寄存器的其中4位里面，最后次有效状态转换到确认密码的状态时，会将记录下的密码与固化在锁内的密码进行对比，正确即将主状态机转换到通过阶段，错误则将状态机转换到报警阶段。其中正确错误的状态转换是通过控制相应的标志位实现的。
3.7 密码的显示
密码显示采用数码管动态扫描显示，初始时显示密码为4位0，当输入密码后数码管的第一位、第二位、第三位、第四位会依次显示输入的密码，错误后复位可以重新输入。密码显示采用的是记录密码的寄存器的数据，显示扫描的扫描时间设置为1ms左右，这样显示不会出现闪烁或者残影。
四、程序仿真
下前面的输入cmd的编码：
//输入的数字编码 0~9，enter，cancel
one=4'b0001, two=4’b0010,three=4'b0011,four=4'b0100,five=4'b0101, six=4'b0110,seven=4'b0111,eight=4'b1000,nine=4'b1001,
zero=4'b1000,enter=4'b1010,cancel=4'b1011;
可以看到，在复位以后，输入第1，2，3，4个密码（依次为1111）后，passed 变成高电平
当过了一定的时间后，passed变成低电平，重新计入键盘读入值，进行下一轮的密码辨别。
五、结论
本次课题设计完成的是基于FPGA的密码锁设计，通过一个多星期的不断努力、克服各种困难，最终实现了任务目标。本次设计解决的主要问题是是利用verilog HDL语言完成基于FPGA的电子密码锁的编程问题。
设计是理论知识与实践的完美结合，对于现代大学生的实践能力是个很好的培养。
短短的一个星期的时间的设计虽然短暂，但是它给我的收获确实难忘，不仅仅在智能仪器方面有了很大的进步，而且在FPGA、Quartus软件等方面也学到了不少在上课学不到的知识。这段时间我查阅到很多关于课程设计的书籍，对我帮助也很大。我觉得自己以前的盲目，现在明白了很多。也对我们专业动手实践的兴趣提高了很多。有了这些经历对于我日后工作一定会有很大帮助。相信这次设计中学到的种种东西一定会存在我的脑海里，令我终身受益。
在课程设计的过程中也可以看到我的不足，如原理知识掌握不实，曾经学过的知识如今却不会应用，软件的应用也不熟练，希望日后提供给我们更多的锻炼机会来培养我们的实践能力。
参考文献
[1] 高移南.遥控变号电子锁[J].电子世界,1994，07:15
[2] 许琦.基于FPGA 的电子密码锁设计[J ]. 中国科技信息, 2007 (1) : 240-241
[3] 刘韬,楼兴华.FPGA数字电子系统设计与开发实例导航[M].人民邮电出版社,2005.
[4] 王金明.数字系统设计与Verilog HDL
附录
程序清单：
module passwd_lock(
clk0, //时钟 pin_23
passed, //开锁灯与警报灯
zero1, //按键0 pin_84
one1, //按键1 pin_85
two1, //按键2 pin_86
three1, //按键3 pin_87
four1, //按键4 pin_88
change, //功能选择键pin_89
yes, //确认按键pin_90
resetb, //重输按键pin_91
seg, //数码管段选【7:0】
dig //数码管位选【3:0】
);
input one1,two1,three1,four1,zero1,change;
reg zero,one,two,three,four;
input yes;
input resetb;
input clk0; //输入时钟信号
output [7:0] passed; //输出信号 //为何要是8位？？实际只用了2位
//output [1:0] passed; //输出信号
output [7:0] seg;//////段选
output [3:0] dig;//////位选
reg [3:0] key; //按键存储器
reg RXBuf0,RXBuf1,RXBuf2,RXBuf3,RXBuf4; //缓存器，可用于按键消抖
//display
reg clk0_div;
reg [2:0] digyi;////////////哪一位亮，用于数码管数字移位
reg [3:0] dig;/////////////位选
reg [3:0] seg0;/////////////存储按键按下的数字
reg [7:0] seg; /////////段选
reg [12:0] CNT_R0;
reg [18:0] CNT_R1;
reg clk1;
reg [21:0] CNT_R2;
reg clk2;
reg [7:0] passed; //pass 8b'1000 0000 alarm 8b'0000 0001 waits
8b'0000 0000
/*输入与输出的声明部分，其中，clk0为输入的时钟信号，resetb为密码复位的输入信号，
key为输入命令，
需注意的时，key并不是总在表示密码，也表示密码的间隔，如当输入4位密码后需要一个确认“enter”信号，
当密码输入错误时，需要取消“cancel”信号，这些信号之间在设计中通过有限状态转换机
实现。*/
parameter PASSWORD=16'b0001001100010100;//盛放密码的参数
reg [15:0] password;//输入数值盛放寄存器
//输入的数字编码
always @( posedge clk1 ) begin //检测线路的下降沿
RXBuf1 <= one1;
one <= ~(RXBuf1 & ( ~one1 ));
// RXFall1<=RXFall;
end
//消除多重按键
always @( posedge clk1 ) begin //检测线路的下降沿
RXBuf0 <= zero1;
zero <= ~(RXBuf0 & ( ~zero1 ));
// RXFall1<=RXFall;
end
//消除多重按键
always @( posedge clk1 ) begin //检测线路的下降沿
RXBuf2 <= two1;
two <= ~(RXBuf2 & ( ~two1 ));
// RXFall1<=RXFall;
end
//消除多重按
always @( posedge clk1 )
begin //检测线路的下降沿
RXBuf3 <= three1;
three <= ~(RXBuf3 & ( ~three1 ));
// RXFall1<=RXFall;
end
//消除多重按键
always @( posedge clk1 )
begin //检测线路的下降沿
RXBuf4 <= four1;
four <= ~(RXBuf4 & ( ~four1 ));
// RXFall1<=RXFall;
end
//消除多重按键
reg [2:0] main_state;//主状态
reg [2:0] next_state;//下一个状态
//主有限状态转换机的三个状态：waits、pass、alarm
parameter waits=3'b001, pass=3'b010, alarm=3'b100; //3个状态编码
reg [2:0] sub_state; //从状态机现状态
reg [2:0] next_sub_state; //从状态机下一个状态
//从有限状态转换机的五个状态：first、second、third、fourth、finish parameter
first=3'b000,second=3'b001,third=3'b010,fourth=3'b011,finish=3'b100;
//通过计时寄存器
reg [7:0] pass_count; //pass计时完后回到wait状态
//警报计时寄存器
reg [10:0] alarm_count; //alarm计时完后回到wait状态
//尝试次数寄存器
reg [1:0] try_count;
//输入状态寄存器：error和correct
reg error;
reg correct;
reg key_pressed_flag; // 键盘按下标志
//以上为中间状态的一些寄存器和一些所用到的参数
//主机状态机部分
always @(posedge clk0)
begin
CNT_R2 <= CNT_R2 + 1'b1;
if(CNT_R2 < 4000000)
begin
clk1 <= 1;
end
else
begin
clk1 <= 0;
end
end
always@(main_state or correct or error) //3位主状态寄存器，1位输入状态寄存器correct,error
case(main_state) //判断主状态寄存器
waits: //3b'001
if(correct==1) begin//由waits转换到pass的条件
next_state=pass; end//3位next_state寄存器写入等待状态
else if(error==1&&try_count==1) begin
next_state=alarm; end//由waits转换到alarm的条件
else begin
next_state=waits; end
pass:
if(pass_count[7]==1) begin//由pass转换到waits的条件计时器时间到，由通过状态变成等待状态
next_state=waits; end
else begin
next_state=pass; end
alarm:
if(alarm_count[10]==1) begin// 由alarm转换到waits的条件警告时间到达时变成等待状态
next_state=waits; end
else begin
next_state=alarm;end//否则继续警告
default://默认状态：waits
next_state=waits;
endcase
end
//状态转换
always@(posedge clk1 or negedge resetb)
begin
if(!resetb)
main_state<=waits;
else
main_state<=next_state;
end
//输出控制部分
always@(posedge clk1 or negedge resetb)
begin
if(!resetb)//复位时，开锁输出与警报输出都为零
begin
passed<=8'b10000001;
//passed<=2b'11;
else if(main_state==pass)//当主机状态为pass时，开锁
begin
passed<=8'b00000001;
//passed<=2'b01;
end
else if(main_state==alarm)//当主机状态为alarm时，警报
begin
passed<=8'b10000000;
//passed<=2'b10;
end
else//其它状态复位
begin
passed<=8'b10000001;
//passed<=2b'11;
end end
//alarm一段时间后，自动进入waits状态
//alarm定时器
always@(posedge clk1 or negedge resetb)
begin
if(!resetb)
alarm_count<=0;
else if(main_state==alarm)//alarm状态计时器alarm定时器加1
alarm_count<=alarm_count+1;
else
alarm_count<=0;
end
//锁pass以后计数开始，当规定的时间到达后自动上锁，并进入waits状态//pass定时器
always@(posedge clk1 or negedge resetb)
begin
if(!resetb)
pass_count<=0;
else if(main_state==pass) //pass状态计时器pass定时器加1
pass_count<=pass_count+1;
else
pass_count<=0;
end
//从状态机，用于输入4位密码
always@(posedge clk1 or negedge resetb)
begin
if(!resetb)
sub_state<=first;
else
sub_state<=next_sub_state;
end
always@(!zero||!one||!two||!three||!four||!yes or sub_state)
//always@(key or sub_state)
begin
if(key_pressed_flag||!yes)
if(!yes)//4个密码输完时，进行确认
next_sub_state=first;
//default为输入了某位密码，输入完自动将状态转入下一位
else if (!zero||!one||!two||!three||!four) //zero1,one1,two1,three1,four1
case(sub_state)
first:
next_sub_state=second;
second:
next_sub_state=third;
third:
next_sub_state=fourth;
fourth:
next_sub_state=finish;
//当输入完4位密码以后状态保持不变，等待输入enter命令
finish:
next_sub_state=finish;
default: next_sub_state=sub_state;
endcase
else
next_sub_state=sub_state;
end
//比较密码，产生正确或者错误信息
always@(posedge clk1 or negedge resetb)
begin
if(!resetb) begin
correct<=0;
error<=0;
end
else if(!key_pressed_flag&&!yes)
if(password==PASSWORD)//密码正确时
begin
correct<=1;
error<=0;
end
else//密码错误时
begin
error<=1;
correct<=0;
end
else begin
correct<=0;
error<=0;
end
end
//记录密码
always@(posedge clk1 or negedge resetb)
begin
if(!resetb) begin
password<=0;
end
else if(!zero||!one||!two||!three||!four) begin case(sub_state)
first:
password[15:12]<=key;
second:
password[11:8]<=key;
third:
password[7:4]<=key;
fourth:
password[3:0]<=key;
default:
password<=password;
endcase
end
else begin
password<=password;
end
end
//记录错误次数
always@(posedge clk1 or negedge resetb)
begin
if(!resetb) begin
try_count<=0;
单片机课程设计报告书 基于89C51单片机 课题名称 无线电子密码锁的设计姓名刘武 学号131220330 学院通信与电子工程学院 专业电子信息工程 指导教师祝秋香讲师 2015年12月20日
基于89C51单片机无线电子密码锁的设计 1 设计目的 （1）了解MCS-51单片机使用方法和熟悉蓝牙模块； （2）掌握AT89C51芯片的使用方法及蓝牙模块的连接与使用； （3）熟悉单片机程序仿真软件Proteus的使用； （4）了解MCS-51单片机开发板工作原理以及芯片的组合； （5）熟悉无线电子密码锁的设计及实现。 2设计思路 2.1 选择设计电路 设计51单片机与蓝牙连接的电路。 2.2 所选设计电路的原因 （1）由于无线电子密码锁的设计需要用到蓝牙模块，用到的单片机资源并不是很多，而51单片机的资源有8位CPU、4KB的ROM、128B的RAM、2个16位定时/计数器、4组8位的I/O、1个串口和5个中断源，可以更有效率的利用到51单片机的资源。 （2）可现实无线功能的模块有：蓝牙模块、无线模块、红外遥控模块，因为相对之下，蓝牙模块更容易实现，更容易操作，最后选择蓝牙模块实现手机远程控制。 （3）为了提高效率，可以利用51单片机开发板的硬件，用LED灯模拟密码锁的开关，当LED灯亮起时代表锁已经开启，熄灭则代表密码锁被关闭。应用在实际中可用继电器替代LED的亮灭去控制强电开关。 3 设计过程 3.1 设计总框图 无线电子密码锁分为两个主要功能模块：51单片机模块，蓝牙实现模块。这两个模块共同工作完成本电路的功能实现。其中利用AT89C51芯片来实现51单片机模块功能，完成数码管、发光二极管的实现，同时利用HC06蓝牙模块来
一、设计方案 1.1系统架构 NBIOT智能门锁是一套完整的解决方案，是对物业出入权限进行集中管理控制的软硬件整体解决方案。其中硬件包括智能门锁，辅以配套的管理云平台和手机APP。 1.1.1锁体 由机电一体的电控锁具和外围控制电路组成，内置NBIOT远程通信模块，接收管理云平台或者手机APP传来的控制信息执行解锁和信息上报动作。 1.1.2监控管理平台和手机APP 智能门锁管理云平台即是对门锁、物业运营维护的支撑系统，通过该平台可以看到所有智能门锁实时状态信息，并能对其进行控制。手机管理端APP安装于管理人员或者住户的手机上，在登录APP后可以对门锁进行信息查询、远程控制以及权限下发，手机用户端APP安装于家属以及有临时开门需求的人员手机上，可以向门锁管理员申请权限、扫码开锁和查看开锁权限。 1.2系统运行原理图 智能门锁是政府、学校、物业公司等相关部门企业对房屋管理的需求，实现对物业信息化、智能化管理。系统采用NBIOT物联网通信技术、蓝牙通信技术、计算机网络技术等相关技术，实现门锁和物业管理的智慧化、网络化和空间可视化，创新物业管理新模式，完善物业管理流程，建立一套科学完善的控制运营体系，并实现现有相关资源的共享，提高物业综合管理的效率和水平。
1. 用户通过APP蓝牙操作门锁或者手动操作门锁； 2. 门锁通过NBIOT实时将信息通过基站和IOT平台上报至云平台，同时同步门锁密码和指令； 3. 云平台将信息推送到管理人员/住户的手机APP，第一时间了解门锁状况； 4. 管理人员/住户也可以随时通过手机APP或者云平台下发操作指令给门锁。 CD
二、硬件功能介绍 2.1 NBIOT智能门锁介绍 2.1.1产品展示 2.1.2移动双平台接入 门锁同时支持移动OneNET物联网平台和电信NBIOT平台的接入，可以灵活选择最合适的对接方式。 2.1.3蓝牙开锁 APP近场蓝牙开锁，保证开锁响应速度，有效规避NBIOT特性造成的通讯延时，门锁状态和密码下发通过NBIOT通讯，NBIOT技术与蓝牙技术相结合确保用户体验。 2.1.4指纹开锁 实现指纹开锁，操作APP通过引导在门锁上录入指纹，指纹识别速度快，识别率高，能够提供便捷、智能的安全保障。 2.1.5刷卡开锁 实现刷卡/身份证开锁，门卡采用兼容ISO14443-TypeA和TypeB的协议的
课程设计报告 课程设计题目：4位串行数字密码锁 学号 学生姓名：谢渊良 专业：通信工程 班级：1421302 指导教师：钟凯 2017年1月5日 1.摘要 随着科技的发展数字电路的各种产品广泛应用，传统的机械锁由于其构造的简单，安全性不高，电子密码锁其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，使用方便，将会是未来使用的趋势。本设计使用EDA设计使设计过程廷到高度自动化，其具有强大的设计功能、测试、仿真分析、管理等功能。使用EDA环境完成电路的系统综合设计和仿真。用VHDL可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的密码锁。本设计基于Verilog HDL 语言来设计密码锁，先介绍设计要求和整体设计思想，随后对所使用各模块分别为键盘模块、连接模块、控制模块进行了介绍，给出各个模块的主要代码，在对各个模块的功能进行仿真。 关键字：密码锁 Verilog HDL 2.设计内容 设计一个4位数字密码锁子系统 1）1.2设计要求开锁密码为4位二进制，当输入密码与锁内给定的密码一致时，方可开锁。否则进入“错误”状态，发出报警信号。 2）锁内的密码可调。 3）串行数字密码锁的报警，直到按下复位开关，才停下。此时，数字密码锁又自动等待下一个开锁状态。 3.系统设计 本设计中，FPGA系统采用硬件描述语言Verilog按模块化方式进行设计，并用modersim软件对各个模块进行编写仿真。 3.1键盘模块 键盘电路理想接口图： Set
本模块采用2×2的扫描键盘电路，对输入信号进行采集，此模块的主要功能是每按下一个按键，flag产生一个矩形波，作为连接模块的触发信号。同时key_value值为所按下键的编码值，与flag一同传入连接模块。 实际设计接口图： 当输出kevalue:11值的时候，flag再次出现上跳沿。实际上，上面的图写的测试文件是有一点错误的，当a扫描到第三个值（01）时，b在实际电路中应该是01而不是11，此时根据程序flag应置为1，当然此时flag本来就是1，不会发生错误。在实际中，时钟频率跳的如此之快，人按一下按键的持续时间还是有的，所以flag应在按键按完后再下降下来。不然多出很多无用的矩形波，这个装置就没用了。 3.2连接模块 连接模块接口图： keyvalue 送入连接模块进行运算，当连续四个0和1键按下时，中，如果按下的是set键，则set置1，如果按下的是0键，则a_led置1，若是1键，则b_led 置1。 这里有一个需要注意的点是，当第一次按了0键后马上按reset键，再按一下1键时，a的值是1，而不是0。每次按了reset或set，a,b,c,d都是要重新赋值的，这才符合实际情况。 3.3控制模块： 因为这个密码锁是循环使用的，就一定有不同的状态。这里采用有限状态机的方法进行设计。所以把开锁过程分为三个部分： 1.等待输入状态； 2.重设密码状态； 3.输出结果状态； 状态转换图如下所示： 控制模块接口图： flag2 ena
电子密码锁单片机课程设计
单片机原理与应用技术课程设计报告 电子密码锁设计 专业班级：电气 124 姓名： 时间：2015年1月2日 指导教师：秦国庆 2015年1月2日
电子密码锁课程设计任务书 1．设计目的与要求 设计出一个电子密码锁。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能： （1）状态显示功能：锁定状态时系统用3位数码管显示OFF， 用3位码管显示成功开锁次 数；成功开锁时用3位数码管 显示888，用3位数码管显示 成功开锁次数。 （2）密码设定功能：通过一个4×4的矩阵式键盘可以任意设 置用户密码（1-26位长度）， 同时系统掉电后能自动记忆 和存储密码在系统中。（3）报警和加锁功能：密码的输入
时间超过12秒或者连续3次 输入失败，声音报警同时锁定 系统，不让再次输入密码。此 时只有使用管理员密码方能 对系统解锁。 2．设计内容 （1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出； 3．编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4．答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。 1
电子密码锁 电气124 赵政权 摘要：电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。本设计利用51单片机编程控制原理，采用矩阵键盘、数码管显示、数据存储器和报警系统构成电子密码锁的设计成品。其中数码管使用两组三位一体共阳数码管，数据存储器使用AT24C04芯片通过IIC协议实现数据的传输，矩阵键盘用执行效率极高的代码扫描控制。使用Keil4.6编写程序代码，用Proteus进行仿真，无误后使用Altium制图，最终做成能使用的成品。 关键词： 51单片机 IIC协议矩阵键盘动态显示 Keil Proteus Altium 2
天津大学网络教育学院 专科毕业论文 题目：电子密码锁的设计与制作 完成期限：2016年1月8日至 2016年4月20日 学习中心：嘉兴 专业名称：电气自动化技术 学生姓名：张伟强 学生学号：132092433077 指导教师：刘斌
电子密码锁的设计与制作 第1章方案选择和总体设计 1.1 国内外现状 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。由于人们对锁的安全性，方便性等性能有更高的要求，许多智能锁（如指纹辨别、IC卡识别）也相继问世，但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡，但能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间，其成本一般较高，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。 随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。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。根据国外的统计资料显示,装有电子防盗装置的商业区或居民区盗窃犯罪率平均下降30%左右。目前西方发达国家已经大量地应用这种智能门禁系统，但在我国的应用还不广泛，成本还很高。 1.2设计目标 利用51系列单片机为核心，采用矩阵键盘作为数字输入；6位数字密码显示；可重新设置新密码，EPROM存储密码，掉电不丢失；当输入密码与存储密码一致时，开锁，并响音乐，若连续三次输入错误，则报警灯亮并且蜂鸣器响。
智能锁方案指纹锁解决方案 智能锁是指区别于传统机械锁，在用户识别、安全性、管理性方面更加智能化的锁具。门禁系统中锁门的执行部件。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁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。 智能锁系统软件的应用和前景 智能密码锁软件采用51系列单片机汇编语言对智能监控器和电子锁具分别编程。智能监控器软件包括键盘扫描和LCD显示程序、蜂鸣器驱动程序、时钟修改和读取程序、数据通信与预处理程序、智能化分析程序及线路监测程序等模块。电子锁具软件包括键盘扫描与译码程序、LCD显示程序、通信程序、电磁执行器驱动及检测程序、传感器接口程序等模块。软件设计过程中采用模块化设计方法，便于程序的阅读、调试和改进。智能密码锁充分利用了51系统单片机软、硬件资源，引入了智能化分析功能，提高了系统的可靠性和安全性。通过在某型号保险柜安装使用，受到用户的欢迎。另外，智能密码锁在软、硬件方面稍加改动，便可构成智能化的分布式监控网络，实现
某一范围内的集中式监控管理，在金融、保险、军事重地及其它安全防范领域具有广泛的应用前景。 智能锁的三大解决方案 基于WIFI、GSM、蓝牙网络;目前基于WIFI、GSM网络或者蓝牙的智能门锁是国内外的主流选择。这也是目前智能门锁基础的解决方案。为了防止出现手机被盗刷或者被恶意攻破的情况，这些门锁选择依旧需要传统钥匙开锁，但钥匙具备智能芯片，每次开门都会通过微信、短信的方式提醒用户。与Yale Lock类似，某国产解决方案也采用了GSM数据网络的方式，因为GSM数据网络可以走加密路线，相比WIFI等方案更为安全。为了保证安全，该方案还拥有独立的后台与云端，能够与手机连接，帮助用户通过手机及时接受和随时查询家人进出门信息，并具备远程报警。基于指纹识别生物特征;指纹门锁的思路是利用人体生物特征指纹进行身份安全识别认证开门，凭借高科技的数字图像处理、生物识别及DSP算法等技术，成为符合现代安防要求的新一代门禁系统。目前，指纹锁已经广泛运用于政府机构、军事基地、银行、公寓等需要安全和隐私的场所。旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家。过去运用在相关机密场所的指纹门锁如今随着部分厂商的技术攻关也逐渐运用在了普通人群的生活之中。人脸识别和虹膜识别;随着阿里巴巴、腾讯等在金融产品中使用人脸识别，这一技术将上升到一个新高度。数据显示，2012年我国人脸识别行业市场规模约16.7亿元，预计到2015年，我国人脸识别行业市场规模将达到
1 绪论 随着科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统机械锁由于构造简单，被撬事件屡见不鲜；电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性和方便性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点随着人们对安全的重视和科技的发展，对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。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。具有报警功能的电子密码锁保密性高，使用灵活性好，安全系数高，密码锁设计方法合理，简单易行，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有推广价值。电子密码锁采取电子电路控制，通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务。 本次设计使用AT89S52单片机构成最小系统，接以键盘，报警系统，液晶显示构成人性化的方便易用的电子密码锁。
2 设计任务、功能要求说明及总体方案介绍 2.1 设计目的与任务 本设计采用AT89S52单片机为主控芯片，结合外围电路矩阵键盘、液晶显示器LCD 1602A等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，组成的电子密码锁系统。 2.2 设计内容及要求 （1）课程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。 （2）其密码为方8位十进制代码（代码自设定）。 （3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，电路则报警并实现自锁。（报警动作为响1分钟，停10秒） （4）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。安装调试设计电路，查阅至少5篇参考文献。按《湖南工学院课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 2.3 设计总体方案及工作原理说明 采用以单片机AT89S52为核心的控制方案，总体框图见图1。 单片机作为本装置的核心器件，在系统中起到控制声光报警、以及数码动态显示的作用。一般来说在选择单片机时下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些还有一些最基本的比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计选用单片机AT89S52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I/O 端口，以及控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接加
课程设计说明书 课程名称: 数字电子技术课程设计 题目：电子密码锁 学生姓名： 专业: 班级： 学号： 指导教师： 日期：年月日
电子密码锁 一、设计任务与要求 1.用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时开锁。 ２．在锁的控制电路中设一个可以修改的４位代码,当输入的代码和控制电路的代码一致是锁打开。 ３.用红灯亮、绿灯灭表示关锁，绿灯亮、红灯灭表示开锁 ４.如5s内未将锁打开,则电路自动复位进入自锁状态,并发报警信号. 二、方案设计与论证 1、用按键输入四位十进制数字，输入密码要存储。 2、比较输入密码和原始密码.当输入正确密码时，给出开锁信号，开锁信号用一个绿色指示灯表示，绿灯亮表示密码输入正确；如果输入密码不正确，用红灯表示。 ３、锁的开关用红灯和绿灯表示,一次只能亮一盏。红灯亮、绿灯灭表示关锁,绿灯亮、红灯灭表示开锁。 4、设置倒计时电路和自锁电路。如果密码在５ｓ内未能输入正确则发出报警声,并且自锁电路。 5、设置密码设置开关，开关闭合后，允许设置密码,设置好密码后，打开此开关。 6、需要在输入密码开始时识别输入,并由此触发计时电路. 方案一用74LS147译码器来把按键输入转化为二进制。通过８片四位寄存器74LS194实现密码功能，其中四片用来存储预置密码，另四片则用来存储输入的密码。当密码开始输入时开始计时,通过7４LS1９2计数器实现计时功能；然后在密码输入期间,用74ＬS1３8数据选择器来选片存储。数据选择器的输入端又一个两位的二进制的加法计数器来控制,当键盘有按键输入时计数器就加1，当一个按键按完后会轮到下一个芯片存储。自锁功能利用７４ＬS138来控制.通过四片7４LS85芯片判断原始密码和输入密码是否相同,接着用指示灯来表示密码的输入正确与否，如果密码没有输入正确的话,则红灯亮，否则则绿灯亮。若是没在规定时间输入正确密码，则会发出警报信号(蜂鸣器响）.
电子密码锁设计 一、目标 1、任务和目标 本项目设计一种基于AT89C51单片机控制的电子密码锁，要求达到以下任务目标： （1）可通过键盘输入密码控制开关的开锁和闭锁； （2）可通过扩展的LCD显示器显示输入的密码； （3）密码可以多次改写和重置； （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、功能需求简述
二、详细设计方案的选择及设计思路概述 1、设计方案的选择 本次设计的密码锁在理论上可以利用多种设计方法及原理进行设计，依据设
计的简单、高效、易于实现等原则，主要有两种设计方案可供选择，即：数字电路控制和以AT89C51为核心的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：采用数字电路控制。其原理图下图1所示。 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电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。 采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。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。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、报警电路、键盘输入次数锁定电路。 方案二：采用一种是用以AT89C51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的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，还能添加多组密码设置、报警提示等控制功能。其原理如下图2所示。
目录 摘要 本次课程设计的题目是电子密码校验设计，由输入密码、设定密码、寄存电路、比较电路、显示电路、修改密码等模块组成。 该电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对锁的电子控制，突破了传统的机械锁的单一性、保密性低、易撬性的缺点，数字电子密码锁具有保密性高、使用灵活性好、安全系数高的优点。
主要工作部分是将输入密码与正确密码进行比较，密码正确时绿色发光二极管亮，密码错误则红色发光二极管亮。输入电路将6位密码并行输入，密码是否相等利用与非门将输入的密码和预定密码进行比较，当相等时便触发绿色发光二极管，不相等则作用到红色发光二极管和蜂鸣器。 1.设计目的 本课程为电子、通信类专业的独立实践课，该课程设计建立在电路基础、低频与高频电子线路等课程的基础上，主要让学生加深对电子线路理论知识的掌握，使学生能把所学的知识系统地、高效地贯穿到实践中来，避免理论与实践的脱离，同时提高学生的动手能力，并在实践中不断完善理论基础知识，有助于培养学生综合能力。 2.设计要求 1)要求电子器件设计制作密码锁的控制电路，使之在输入正确的代码时，输出信号以 启动执行机构动作，并且用红、绿LED指示关锁、开锁状态。 2)密码锁控制器中存储一个4位代码，当开锁按钮开关设置9位，其中只有4位有效） 的输入代码等于存储代码时启动开锁控制电路，并且用绿灯亮、红灯灭表示开锁状态。 3)从第一个按钮触动后的5秒内若未能将锁打开，则电路自动复位并由扬声器发出 20秒的报警信号，同时用绿灯灭、红灯亮表示关锁状态。 4)要求性能可靠、操作简便。 5)密码锁控制器中存储的4位密码可以修改。 3.方案选择 第一方案555集成电路构成的密码锁电路 图3-1555时基集成电路组成的电子密码锁电路
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，具有如下功能：
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 ④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、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 ③LED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： ①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Altium Designer Winter 09电路设计，有一定的项目开发及电路设计基础。 ②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 定的了解，具备C语言程序设计开发基础。
密码锁设计方案 第1章绪论 1.1课题背景 密码锁是锁的一种，开启时用的是一系列的数字或符号。密码锁的密码通常都只是排列而非真正的组合。部分密码锁只使用一个转盘，把锁内的数个碟片或凸轮转动；亦有些密码锁是转动一组数个刻有数字的拨轮圈，直接带动锁内部的机械。 此单片机设计（密码锁）是一种能防止多次探密码的基于单片机的密码锁设计方案，给出了该单片机密码锁的硬件电路和软件程序，同时给出了单片机型号的选择，硬件设计，软件流程图，汇编语言源程序等内容。密码锁应用非常广泛，如生活中的密码箱等；到取款机取款时插入卡后要输入个人设定的密码；银行里的密码柜，再比如核武器在发射时也有密码的等等。 很多行业的许多地方都需要密码锁，但普通密码锁的密码容易被多次试探而破译。我们的设计给出了一种能防止多次试探密码的密码锁设计方法，利用单片机控制。因为单片机不但具有体积小，成本低，控制灵活，便于产品化等特点，而且单片机具有新的发展，具体主要体现在单片机片内资源越丰富，用它构成的单片机控制系统的硬件开销就会越少，产品的体积和可靠性就会越高，所以，使用单片机系统控制密码锁，体积小，成本低，控制灵活，便于产品化，可以防止多次试探，从而有效地克服了上述缺点。 1.2本设计课题的研究现状 随着电子技术的发展单片机功能的增强，出现了带微处理器的智能密码锁，它除了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。目前发达国家已经大规模地应用智能门禁系统，可以通过多种更加安全，更加可靠的方法来实现大门的管理。但电子密码锁在我国的应用还不广泛，主要出现在保险柜、密码箱、高级宾馆等场所，家居用的较少，究其原因，我认为有以下几点： （1）价格原因 （2）厂商的推广力度不够。
江西理工大学应用科学学院 微机控制系统课程设计报告 题目：简易电子密码锁 姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： 设计报告综合测试平时总评 格式（10分） 内容 （10分） 图表 （5分） 功能测试 （35分） 答辩 （20分） 考勤 （20分）指导教师签名：
目录 摘要.................................................... - 1 - 第一章系统概述.. (2) 第二章基本功能设计.................................... - 3 - 2.1 实验任务........................................ - 3 - 2.2 基本设计要求.................................... - 3 - 2.2.1 基本要求.................................. - 3 - 2.2.2发挥部分 .................................. - 3 - 2.3 主要元件介绍 (3) 2.3.1 P89C51芯片 (3) 2.4 系统框图 (5) 第三章硬件设计 (5) 3.1 硬件电路的设计 (5) 3.1.1 硬件工作接线口 (5) 3.1.2 LED显示器结构与原理 (5) 3.1.3 复位电路 (7) 3.1.4 振荡电路 (7) 3.1.5 按键设置 (8) 3.1.6 报警器和发光二极管 (9) 3.2 硬件电路图 (9) 第四章软件设计 (11) 4.1 系统软件设计 (11) 4.1.1密码开锁功能 (12) 第五章系统PROTUSE仿真图 (13) 第六章设计总结 (16) 参考文献 (17) 附录 (18)
数字逻辑电路课程设计 课题：电子密码锁设计 姓名： 班级：13通信 学号： 成绩： 指导教师： 开课时间:
目录 摘要 (1) 一课程设计目的内容及安排 (2) 1.1设计目的 (2) 1.2设计内容 (2) 1.3设计安排 (2) 1.4设计内容 (2) 二电子密码锁设计要求及总框图 (3) 2.1设计要求 (3) 2.2总框图 (4) 三各模块电路设计 (5) 3.1密码输入存储比较模块 (5) 3.2五秒计时电路 (6) 3.3二十秒计时电路 (8) 3.4报警电路 (10) 3.5总电路 (11) 四设计心得 (12) 五参考文献 (13)
电子密码锁 摘要：设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁；在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁；从第一个按钮触动后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。密码输入存储及比较部分使用芯片74LS194及74LS85。五秒及时部分采用芯片74LS161和数码显示管。二十秒报警电路由74LS160，555定时器组成的多谐振荡器，LED灯和蜂鸣器组成。利用multisim对电路进行仿真可以得到结果。 关键词：电子密码锁，计时电路，报警电路
一课程设计目的内容及安排 1.1设计目的 1 根据设计要求，完成对交通信号灯的设计。 2 加强对Multisim10仿真软件的应用。 3 掌握交通信号灯的主要功能与在仿真软件中的实现方法。 4 掌握74LS160,74LS192等功能。 1.2 设计内容 设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁； 在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁； 从第一个按钮触动后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。 1.3设计安排
设计方案 系统设计方案 利用所学的电子技术知识和电子设计方法，设计出一个电子密码锁有以下两种基本方案可以选择： 方案一：利用数字逻辑电路，运用各种门电路，计数器，触发器，锁存器，编/译码器等数字逻辑器件实现电子控制。从而实现想要设计的电子密码锁的功能。此方法设计简单，但硬件电路比较多，操作起来比较复杂。 方案二：使用MCS-51系列单片机为核心控制附加一些简单的外围电路，利用单片机的一个I/O端口组成4×4键盘作为输入电路，采用汇编语言编写程序来实现电子密码锁的各项功能，程序语言功能强大，调试较为简单。具有很强的实用性。 设计方案选择 综上提出的两种方案，方案一给出的采用数字逻辑电路的设计方法的好处就是设计简单，因为采用数字逻辑电路可以分成各个功能模块来设计，每个模块实现各自的一个功能。这钟方法设计的密码锁电路大致包含：按键输入、密码核对、密码修改、开锁电路、错误提示电路等功能模块。采用数字电路虽然设计简单但是操作繁琐，要运用很多数字逻辑器件，硬件电路复杂，而且可能会出现较多器件故障，同时难以检查和维护。方案二提出的使用单片机为核心控制的方案，利用单片机丰富的I/O端口和灵活的编程设计，不但能实现密码锁的功能，而且控制准确性高，外围电路少硬件电路简单，方便灵活，调试简单不易出错，体积小成本低也利于现实中实现，具有较高的实际意义和实用价值。这个设计方案的最关键的地方就在于编程，利用程序的执行来实现密码锁的基本功能，因此单片机方案还有较大活动空间，能在很大程度上扩展功能，方便对系统进行升级。 针对第一种方案：系统vhdl设计 功能描述： 假设设计的密码锁有7个数据输入键，分别用K1到K7表示；一个“确认键”（按一下确认键，密码锁内部就产生一个正脉冲），用CLK_AFFIRM表示；一个“重置和修改密码使能键”，用S/W 表示；一个开锁状态指示灯GREENLED；一个密码输入错误报警器REDLED. 1.密码预置。未使用过的密码锁初始状态为“打开”，内部密码为随机数，故使用前必须进行密码 预置。通过按键将S/W调为“1”，密码锁进入密码预置模式，按照K1~K7→确认键→K1~K7→确认键的顺序输入想要设置的密码，其中K1~K7表示的意思是，给K1到K7赋值，赋值顺序可任意改变，但一旦按下确认键，K1到K7分别对应的数值便不可改变。整个过程中只要按下两次确认键，密码预置便成功完成。 2.密码验证。通过按键将S/W调为“0”，密码锁进入密码验证模式。按照K1~K7→确认键→K1~K7 →确认键的顺序输入密码，如果密码与预置的密码（如果修改过密码，则与最后一次修改成功后的密码）相匹配，开锁指示灯GREENLED变亮，同时锁子被打开。如果没反应，需要重新输入密码，但是输入密码的次数最多为3次，如果3次都输入了错误密码，那么错误报警器REDLED 就会报警，如果继续输入了正确密码，报警器就会解除警报。 3.密码修改。用户必须提供正确的密码后方能进入密码修改模式，否则，修改无效。如果用户通 过了密码验证，那么此时将S/W调为“1”便可顺利进入密码修改模式。修改密码过程与重置类
课程设计课程名称： 设计题目： 专业： 姓名： 学号：
一、设计内容和要求 题目：密码锁 该锁有4个密码拨动开关（设定0和1）来设置密码，一个开箱钥匙孔（能接通电池）。当用钥匙开箱时，如果输入的4位密码正确，箱被打开；否则，电路将发出警报（发光二极管亮表示）。要求锁的密码在第一次使用时能由用户自行进行一次性设定（机械方式）。 具体要求： 1）写出该组合逻辑电路的分析和设计方法； 2）画出电路原理图，标明要使用的芯片。 二、电路设计 1.题目分析 从题目要求来看，该密码锁必须具备以下几个条件： （1）.所设置的密码必须为4位，例如1000。 （2）.密码错误时，必须发出警报，此时二极管亮。 （3）.可以进行密码设定。 2.设计思路 因为每一位密码只有两个状态，即0和1，因此可以用单刀双掷开关结合高低电平来实现密码的设定以及输入，而设定密码与输入密码的比对可以通过异或门来实现。具体可以是4个异或门连接输入端，然后与反向器相连接，再连接4输入与非门，最后连接一个开关，一个500欧姆的限流电阻，一个发光二极管。 3.具体电路 总电路图如下图所示：
开始的8个单刀双掷开关和VCC以及GND部分是密码的设定以及输入部分，期中J2-J5是密码的设定，J6-J9是密码的输入。开关拨到上输入1，开关拨到下输入为0。上图的设定密码为1010，此时输入密码也为1010，密码正确，因此发光二极管不亮。如果输入密码为1011，此时与设定密码不相符，就会发出警报，表现为二极管发光，如下图： 从图可以看出，二极管发出绿光，说明密码错误，需要重新输入。 开关J1与开箱钥匙孔相连接。当用钥匙开箱时，开关J1闭合，电路接通。 如果密码错误二极管就会发光。 4.电路分析 异或门电路的性质：两个引脚输入相同时输出为0，输入相异时输出为1。由此可知，如果设置密码与输入密码相同时，U9A的输出电平为低电平，因此发光二极管不发光。如果设置密码与输入密码不同，则U9A的输出电平为高电平，此时二极管发光。如果J1断开，即不用钥匙开箱，则无论输入是什么，都不可能发光。如果J1接通，即用钥匙开箱，则需要满足输入与设定不同是才会发光。 5.芯片需求 54LS86是一个有4二输入异或门的芯片，引脚图如下：
单片机电子密码锁 课程设计 1
基于单片机的电子密码锁设计 一、设计要求和条件 1.1 设计要求 根据单片机开发板所提供的元件特性和硬件电路, 编写相关的程序, 经过实验开发板实现电子密码锁在LCD1602上显示的功能。 1.搭建proteus仿真电路图平台, 模拟单片机要实现的功能; 2.焊接单片机系统开发板; 3.编写程序, 实现密码锁相关功能; 4.下载并调试程序, 实现密码锁的具体功能。 1.2 设计目的 1.熟练掌握KEIL软件的使用方法; 2.熟练掌握PROTEUS软件的使用方法; 3.掌握单片机I/O接口的工作原理; 4.掌握中断系统的工作原理; 5.掌握液晶LCD1602的工作原理及编程方法; 6.掌握蜂鸣器的编程使用; 2
7.掌握行列式键盘的工作原理及编程使用方法; 8.掌握单片机的ISP下载使用方法。 1.3 功能概述 本设计是基于单片机的密码锁设计方案, 根据要求, 给出了该单片机密码锁的硬件电路和软件程序, 同时给出了硬件设计方案、软件流程图、C语言源程序及详细注释等内容, 由于单片机实验板上的矩阵键盘为3*3的, 则规定0-5号键为数字键, 6-8号键为功能键, 其中该密码锁的具体功能介绍如下: (1)按”8”号键则输入密码, 初始密码为012345, 在LCD1602上显示密码值为”******”( 密码是保密的) , 输完6位后键盘就锁定, 在LCD1602上显示密码是否正确, 若输入的密码长度小于6位, 则1602等待密码输入。 (2)若密码输入正确后, 则绿色的发光二极管亮表示开锁, 而且1602上显示”you are right!”, 等待是否修改密码。 (3)密码输入错误时显示”code is wrong”, 接着会给你第二、第三次机会输入密码, 如果三次密码都错误时, 发出”叮咚”的报警声, 且红色报警指示灯不停闪烁, 按复位键清除报警。 3
目录 1 引言 (1) 2主要元器件介绍 (2) 2.1主控芯片AT89S51 (2) 2.1.1 AT89S51性能简介 (2) 2.1.2 AT89S51引脚功能说明 (3) 2.2 LCD1602显示器 (5) 2.2.1接口信号说明 (5) 2.2.2主要技术参数 (5) 2.2.3 1602基本操作步骤 (5) 3系统硬件 (7) 3.1设计原理 (7) 3.2电路总体构成 (7) 3.3键盘输入部分 (8) 3.4 LCD1602显示 (8) 4系统软件设计 (10) 4.1主程序模块 (10) 4.2按键功能模块 (11) 4.3修改密码模块 (13) 4.4开锁模块 (14) 参考文献 (16) 附录 (17)
1引言 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。现在应用电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁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。 在日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。针对这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开锁，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。由于电子器件所限，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，在后为多是基于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的种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元件，实现了真正的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。 本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的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报警。密码可以由用户自己修改设定。修改密码之前必须再次输入密码，以防止误操作。
课程设计说明 书 课程名称：《单片机技术》设计 题目：基于51单片机的电子密码锁 院（部）：学生姓名：电子信息与电气工程学院 马亚林 学号： 专业班级：指导教师：12 通信工程（专升本） 丁莹亮 2013 年05月17日
设计题目 课 程 设 计 任 务 书 基于 51 单片机的电子密码锁 学生姓名 设计要求： 12 通信工程（专 升本） 设计以单片机 AT89C51 为核心的电子密码锁，包括电子密码锁完整的设计过程以及外围 的开锁电路和报警电路的设计。 电子密码锁要完成以下部分的设计：按键接口电路、电子密码锁的控制电路、输出 八段显示电路。 电子密码锁控制电路能完成以下功能设计：数字按键的数字输入、存储和清除、功 能按键的功能设计、密码的清除和复位、报警信号产生电路密码核对、解除电锁电路、 输出八段显示电路完成以下电路设计：数据选择电路、八段显示器扫描电路。 学生应完成的工作： 1. 2. 3. 4. 5. 运用 Proteus 软件设计电路原理图； 用 Proteus 软件进行仿真； 焊接电路板并调试实现其功能； 完成实习报告； 我的任务是设计电路原理图并仿真。 参考文献阅读： [1] 杜尚丰. CAN 总线测控技术及其应用.北京：电子工业出版社，2007.1 [2] 杜树春.单片机 C 语言和汇编语言混合编程实例详解.北京：北京航空航天大学出版社，2006.6 工作计划： 2013.5.6 熟悉课题并查阅相关资料，同时消化吸收资料内容； 2013.5.7——2013.5.8 2013.5.9——2013.5.10 根据设计题目确定硬件设计方案，并交与指导老师修改； 开始着手课题的软件设计，与指导老师进行沟通； 2013.5.13 申请领用元器件； 2013.5.14——2013.5.17 进行实物制作，并撰写课程设计报告。 任务下达日期：2013 年 5 月 6 日 任务完成日期：2013 年 5 月 17 日 指导教师（签名）： 学生（签名）：王立斌 王立斌 所在院部 基于 51 单片机 的电子密码锁 专业、年级、 班