电子密码锁总体设计方案
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。
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、执行电路、报警电路。
通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且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，所以我们采用一种以89C51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，进行密码锁的设计工作以实现基本的密码锁功能。
2、初步设计思路概述
对于本次密码锁的初步设计，首先是要有一定的大概思路。如下图3所示，本次设计选用单片机开发系统，以AT89C51单片机为核心，辅以扩展的键盘以及LCD 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；如果密码错误，给出错误提示。若连续三次输入密码错误，蜂鸣器产生蜂鸣音，并且系统自动锁定键盘；在以上工作的同时显示电路工作，同步显示符号“*”代替输入的数值。
图3 最初设计思路框图
二、设计方法和技术条件
1、设计原则
系统总体设计原则如下分析，应该尽可能的满足密码锁的功能要求，包括程序启动功能、锁的基本功能、个人密码更改功能、多组密码设置、报警功能。
首先，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，则开锁电路运行，锁被成功打开；如果三次密码错误，则报警系统自动进行提示，蜂鸣器产生蜂鸣音；在以上工作的同时显示电路工作，同步显示输入数值。
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，按下新密码保存键，则修改密码成功。要再次开锁则需要输入正确的密码。
2、应用的技术分析
本次密码锁功能的实现，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的数据传输；
（3）LCD 显示技术、动态输出及单片机间的数据传输。
（4）通信传输协议
3、设计者当前已具备的技术条件
在设计密码锁之前，本组三位成员基本上已经掌握了以下技术：
(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Altim Designer 电路设计，有一定的电路设计基础；
(2)课题组成员李鹏飞对C 语言函数库的调用有一定的了解，具备C 语言程序设计开发经验；
(3)课题组成员李俊龙熟悉PCB 板的制作过程及protuse 绘图，课题组成员刘茂有一定的文学功底，有一定的能力撰写课题报告；
(4)各个成员都可以熟练的运用仿真软件proteus 以及编译软件keil 进行仿真实验和调试。
(5)对通信协议和传输有一定的了解
4、设计重点难点
完成本方案设计的重点和难点有以下几点：
(1) C语言程序设计和控制函数的调用；
(2) 键盘模块和动态显示工作方式的LCD 显示模块的控制；
(3) 报警电路的设计；
(4) 用Altim Designer软件进行电路图设计；
(5) 单片机于PC 机的通信传输功能的实现。