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基于单片机的电子密码锁设计-电气自动化大学生毕业设计本科学位论文.doc
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2023-06-28
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基于单片机的电子密码锁设计-电气自动化大学生毕业设计本科学位论文.doc
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1
xx 职业学院
毕业设计(论文)
题 目:
系 部: 电子工程系
专 业: 电气自动化
学 号:
学生姓名:
指导教师:
职 称: 讲师
二 O 一四年一月八日
2
基于单片机的电子密码锁设计
前言
随着经济社会财富的日益增长,防盗安全已成为不可忽视的社会问题。而锁自古以
来就是把守门户的铁将军,人们对它要求甚高,既要安全可靠地防盗,又要使用方便,
这也是制锁者长期以来研制的主题。目前国内,大部分人使用的还是传统的机械锁。然
而,眼下假冒伪劣的机械锁泛滥成灾,互开率非常之高。所谓互开率,是各种锁具的一
个技术质量标准,也就是 1 把钥匙能开几把锁的比率。经国家工商局、国家内贸局、中
国消协等部门对锁具市场的调查,发现个别产品的互开率居然超标 26 倍。
为何弹子锁的“互开率”会如此之高?据有关专家人士剖析,弹子锁质量好坏主要
取决于弹子数量的多少以及弹子的大小,而弹子的多少和大小受一定条件的限制。此外,
即使是一把质量过关的机械锁,通过急开锁,甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。
机械锁的这些弊端为新型的电子门锁提供了发展的空间。
1 电子防盗锁及其技术发展趋势
1.1 电子防盗锁的类型
1.1.1 遥控式电子防盗锁
常见的遥控式电子防盗锁灯远程控制和无线电遥控。光遥控器分为红外线遥控和可
见光遥控,光遥控利用窄角度的光传输密码,优点是传输信息量可以非常快,人眼不能
识别,而不是在光路(操作员的电子防盗锁主体之间)以仪器捕获信号试图复制,保密
性高。无线电遥控的优点也是信息传输量可以非常快,人眼也不能出来,但扩散的空间
发射的信号很容易被仪器捕获,因此适合的“更改密码”,如所谓的“跳码”,“滚码”
(既没有明显的规律性随机变化),所以即使是捕捉信号的使用,复制的价值。使用遥
控式电子防盗锁,你需要小心的远程控制(重点),但对于某些应用,关键是一点,可
能需要使用特定的电池。
1.1.2 键盘式电子密码锁
从目前的技术水平和市场认可程度看,使用最为广泛的是键盘式电子密码锁,
该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库,还有一部分应用于保管箱和运钞车。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
3
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,密码又不能太复
杂,太复杂了可能自己都糊涂了,或者输入密码操作成功率低,造成使用不便。因
此,为了发扬优点、克服弱点,键盘式电子密码也在不断发展中,如“任意设定密
码”技术可以让被授权人可以根据自己的需要或喜好设定密码,随意更新;而“自
动更改密码”技术是让本次输入的密码将自动更改成下次的密码,规律不为他人所
知,所以不怕旁观者窥测;别出心裁的“键盘乱序显示”技术使得键盘上的固定键
位每次显示出的字符不固定,且显示的窄小角度只能由操作者正面看得到;“多重
密码设定”技术使得单组密码不一定有效,适合多人分权使用,需要输入两组以上
的密码才被认可,大大提高了保密性,如果限定输入这些密码的先后顺序或时间区
段,则保密性还可提高。在输入密码的过程中,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,尽管新式电子防盗锁层出不穷,但键盘式电子密码防盗锁仍然“老树发新
芽”,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。
1.1.3 卡式电子防盗锁
使用各种“卡”作为钥匙的防盗锁是目前最活跃的产品,无论卡的类型是的如何多
种多样,按照输入卡的操作方式,都可分为接触式智能卡和非接触式 IC 卡两大类。值
得注意的是,由于保安业的要求,通常不会使用可靠性差、易被模仿磁卡。接触式卡的
技术成熟、价格较低,应用也较为广泛;而非接触式卡使用隐蔽、方便,大有后来居上
之势。储存信息量大是卡的优势,它不仅作为钥匙,还可载入多项个人信息,而且一卡
多用带来持卡人的便利。使用这类电子防盗锁,需要仔细保管卡(即钥匙),尤其丢失
了必须尽快取消该卡的授权。
1.1.4 生物电子防盗锁
人的某些与生俱来的个性特征(如手、眼睛、声音的特征)几乎不可重复,作为“钥
匙”就是唯一的(除非被逼迫或伤害),因此,利用生物特征做密码的电子防盗锁,也
特别适合金融业注重“验明正身”的行业特点。
由于这种“自生自长、随身携带”的“钥匙”优点突出,因此这种锁很快度过了性
能不太稳定、价格昂贵的初始期,变得越来越实用、越来越“特征”,受到人们的普遍
欢迎。如今,生物识别技术的快速发展,除了价格因素和量有限外,生物特征电子防盗
锁在金融业的前景被普遍看好。然而,在保密性极高要求的情况下,最好是组合其他电
子信息作为密码,数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间要素成为密码的最佳组
4
合,组合使用这些信息成为密码的电子防盗锁其保密性极高。组合使用信息使产品多样
化,对用户而言是“千挑百选、自得其所”。
1.1.5. 电子防盗锁的发展趋势
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;
1.2 防盗锁的技术发展趋势
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。
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(应有足够的机械强
度和刚度,能够承受一定数值、一定方向的静压力和冲击力以及力矩)、锁止型式(能
承受某些方式和工具的作用)、配合间隙和布局(将薄弱的、与锁的开启直接相关的零
部件和电路置于壳体保护之下,并且不易被识别出来)。
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。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。
2 设计方案
[2]
本次设计是用 AT89S5l 控制来制作的电子密码锁,是一个安全性高、操作简单、成
本低、具有密码防盗功能的电子密码锁。
以单片机为控制器件,通过单片机来控制密码锁的操作动作,例如密码的设定、修
改和比对,开和关锁动作,以及相关安全保护动作。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,须先通过提供的键盘输入正确的密码才能开锁,密
码输入错误有提示,为了提高安全性,当密码输入错误超过三次,密码锁将自动报警。
这时,输入密码将不能开锁,须输入用户者密码方能开锁,锁打开后才能修改密码。在
输入新密码时候需要第二次确认,防止误操作。
5
本设计,由单片机 AT89S51 来控制,其中,单片机拥有灵活的编程设计和丰富的 IO
端口,及其控制的准确性等特点,不但能实现基本的密码锁功能,还可以增添掉电存储、
声光提示甚至添加遥控控制功能。
采用单片机 AT89S51 控制,原理图如 2.1-1 所示:
图 2.1-1 单片机控制方案
3 硬件系统设计
3.1 AT89S51 介绍
[3]
AT89S51 是 8 位单片机,片内含 4KB 的 ISP 可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存
储器,器件采用高密度、非易失性存储技术制造。管脚如图 3.1-1 所示:
图 3.1-1 AT89S51 管脚图
开锁控制电路
89S51
单片机
AT24C02 掉电存储
显示电路
矩阵
键盘
控制
指示电路
输入错误锁定键盘
延时报警控制电路
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xinkai1688
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