电子密码锁设计【文献综述】

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毕业设计文献综述电气工程及其自动化电子密码锁设计1.前言随着人们生活水平的提高，如何在各个领域实现防盗这一问题也变得尤其的突出，传统的机械锁由于其构造简单，被撬的事件屡见不鲜，同时，机械锁一般配有金属钥匙，带起来太重，万一丢失了，锁可能也就没用了。电子密码锁保密性高，密码泄露了，换个密码，锁照样能用；使用灵活性好，万一忘记密码，可以通过功能键，给用户提示密码；安全系数高，能够防止不法分子多次试探密码；性价比好，因此，密码锁受到了广大用户的青睐。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。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，主要特点如下：1．保密性好，编程量多，远远大于子弹锁。随机开锁的成功率几乎为零。2．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而使锁的保密性下降。3．误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动，防止试探密码。从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的事键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金矿，还有一部分应用于保险箱和运钞车等领域。键盘式电子密码在键盘上输入，与打电话差不多，因而易于掌握，其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失（除了忘记），难以被窃（除非自己泄露）。但是密码不能太简单，太简单了就容易被他人在键盘上试探出来，或者可能被旁观者窥测出来，造成保密性不足。当然，密码也不能太过复杂，太复杂了自己都记不清了，或者输入密码操作成功率下降，造成使用不便。另外，在输入密码过程中，为了限制试探密码的企图，通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确，即“封锁”键盘，不再接受输入操作。总之，尽管新式电子防盗设备层出不穷，但键盘式电子密码锁不仅在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段[1]。 2.密码锁设计方案2.1主控部分的选择方案一：采用数字电路控制用以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，将密码保存在JK触发器中，与输入密码通过比较器比较，判断结果是否相符合。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单，但控制的准确性和灵活性差。方案二：采用以单片机为核心的控制方案由于单片机的种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、储存器、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[4]。选用单片机作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器（RAM）和只读储存器（ROM）及其引脚资源，键盘输入等实现数据的处理传输和功能显示，基本上能实现设计指标，而且单片机编程设计灵活、IO端口丰富、控制的准确性高，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制等附加功能。此外，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能，还能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级。由于单片机的种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、储存器、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，还有一些节本的，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[4]。因此，综合考虑，本设计采用方案二，用单片机设计主控电路。本设计选用AT89C51单片机做为主控芯片。2.2密码输入方式的选择 密码输入的方式有很多种，本次设计选用的是较为简单，且现容易，成本较低的矩阵盘输入识别的密码输入方式。矩阵键盘输入识别的原理：由各按键组成的矩阵键盘每条行线和列线都对应一条I/O口线，键位设在行线和列西安的交叉点，当一个键按下就会有某一条行线与某一条列线接触，只要确定接触的是哪两条，即哪两个I/O口线，就可以确定哪一个键被触动[5]。通过不断读行线口线，或者中断方式出发键位扫描。当发现有键按下，将列线逐一置低，其他列线置高，读行线口线。当某条列线置低式，某条行线也被拉低，则确定这两条线的交点处的按钮被按下。每个键都可通过程序赋予功能，从而完成密码识别。3.对单片机的系统介绍3．1单片机的概念及特点单片机，亦称单片机微电脑或单片机微型计算机。它把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/O）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机[7]。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下酒诞生了，它为我门改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的借口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了，且容易升级改善。3．2本设计采用的AT89C51单片机的介绍AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEI公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C51具有如下特点：40个引脚，4KBytesFlash片内程序储存器，128Bytes的随机存取数据存储器（RAM）,32个外部双向输入/输出（I/O） 口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器[12]。此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0HZ并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以求不同产品的需求。4.总结通过这段时间，我对自己所做的毕业设计——电子密码锁设计，有了一定的理解和认识。期间，我查阅了一定的资料，做了一定的分析和思考。了解了密码锁的发展过程，研究现状以及发展前景。同时，也对设计中主要用到的AT89C51单片机进行了研究，对其性能、储存器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口等方面做了了解。通过查阅文献和资料，我感觉有很大的收获。首先，深刻的认识到光学习课本知识是远远不够的，我们还要多了解和专业相关的一些课外知识，和一些实际应用领域的现状，要不断从各个方面来开阔自己的视野并多做思考。第二，要重视理论和实践相结合，注重自己的实际分析、操作能力。总之，通过参考文献和资料，我对自己的毕业设计——电子密码锁有了初步的理解和构思，为下一步做毕业论文打下了一定的基础。[参考文献][1]石文轩,宋微.基于单片机MCS—51的智能密码锁设计[J].武汉工程职业技术学院学报,2004(1):23~25.[2]祖龙起,刘仁杰.一种新型可编程密码锁[J].大连轻工业学院院报,2002(1):14~15.[3]康华光.电子技术基础[M].第四版.北京:高等教育出版社,1998.[4]梁宗善.新型集成块应用[M].武汉:华中理工大出版社,2004.[5]李光飞,楼然苗.51系列单片机[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.[6]祖龙起,刘仁杰,孙乃凌.一种新颖的电子密码锁[J].电子世界,2001(1):18~19.[7]李华.MSC-51系统单片机使用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1993.[8]何立民.单片机应用技术选编[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998.[9]潘永维.新编单片机原理与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003. [10]李秀忠.单片机应用技术[M].北京:人民邮电出版社,2007.[11]周润景,张丽娜.基于PROTUES的电路及单片机设计与仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010.[12]唐继贤.51单片机工程应用实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009.[13]陈志旺,陈志茹,阎巍山.51系列单片机系统设计与实践[M].北京:电子工业出版社,2010.[14]徐惠民,安德宁.单片微型计算机原理接口与应用[M].北京:北京邮电大学出版社，1996.[15]JONATHAND.NASH,DOUGLASR.CALDWELL.AThermocoupleProbeforHigh-SpeedTemperatureMeasurementintheOcean[M].NewYork:McGraw-HillBookCompany,1987.[16]Jacobmillman,ArvinGrabel.Microelectronics[M].NewYork:McGraw-HillBookCompany,1987.