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1、仲恺农业工程学院 毕业设计开题报告电子密码锁的设计与实现姓 名 黎扬永院（系） 信息学院专业年级 通信082学 号 200810324225指导教师 唐宇职 称 讲 师、博士起止时间 2011.10-2012.06仲恺农业工程学院教务处制一、开题依据（研究目的、意义及国内外研究概况，附主要参考文献）1、研究目的：在人们的日常生活中，锁被广泛使用，人们常用锁来锁一些贵重物品乃至自己的家门，目的就是为了提高安全性。常见的锁有普通机械锁、机械密码锁、电磁卡锁、指纹（虹膜）锁等。而普通的机械锁极容易被强行破坏，安全系数不高；机械密码锁虽然安全系数高但造价相对较高，目前在保险柜上应用较多；电磁卡锁由于磁
2、卡信息极易受外界干扰而失磁导致无法开锁，而指纹（虹膜）锁虽然安全性很好，但会因手指划伤虹膜充血等收到限制。通过分析我们不难发现传统密码锁或多或少存在一些不足从而降低了其保密的安全性，因此研究一种新型的密码锁是具有有很高的现实需求性。随着电子科技的发展，将电子芯片跟传统机械锁结合起来设计成一种新型的密码锁而电子密码锁作为一种新型的锁已经成功，即电子密码锁。 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。电子密码锁与传统密码锁想比较，拥有海量的密齿，通常从10000到10000000不等，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
3、大大提高一步。 从是否方便的角度看，电子密码锁省去了传统机械锁的钥匙，电磁卡锁的磁卡，使用者只要记得其密码，便可以开启，从而大大提高了其适用性。因此电子密码锁的具有较高的研究价值。2、国内外研究概括：国外研究：早在80年代，日本产生了最早的电子密码锁。随着日本经济复苏，电子行业的快速发展，一些利用简单的门电路设计的密码锁出现了。这类电路安全性差，容易破解。到了90年代，美国、意大利、德国、日本、加拿大、韩国以及我国的台湾、香港等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的基础，从而推动密码锁走向实际应用的阶段。采用AT24C02为掉电存储器的芯片，这种芯片稳定性高，成本低，还能扩
4、展很多功能。如红外探测技术，指纹识别技术，语音识别技术，图像识别技术等。这些扩展的技术国外发展的比较迅速，有些已经投入使用。目前，在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。 国内研究 我国于90年代初开始对密码锁进行初步的探索。到目前为止，在此领域虽已有较大的发展，采用各种电路进行设计的比较多，技术也相当先进，电子技术发展至今已达到相当高的水平，电子密码锁技术已十分成熟。在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际
5、先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。 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2。在实际应用中，由于程序容易跑飞，系统的可靠性能较差。基于现场可编程逻辑门阵列FPGA器件的电子密码锁，用FPGA器件构造系统，所有算法完全由硬件电路来实现，使得系统的工作可靠性大为提高。由于FPGA具有现场可编程功能，当设计需要更改时，只需更改FPGA中的控制和接口电路，利用EDA工
6、具将更新后的设计下载到FPGA中即可，无需更改外部电路的设计，大大提高了设计的效率。3、主要参考文献1 李连华.基于FPGA的电子密码锁设计.中国科技信息,2006,(01):642 许琦.基于FPGA的电子密码锁的设计.科技信息,2006,(10):240-2413 王卫兵,刘克刚,朱秋萍.用FPGA的电子密码锁.电子技术,2005,(01):26-284 赵益丹,徐晓林,周振峰.电子密码锁的系统原理、设计程序及流程图.嘉兴学院学报,2003,15(S1):103-1055 陆重阳,卢东华.FPGA技术及其发展趋势.微电子技术,2003,(01):5-76 王晓勇.FPGA的基本原理及运用.
7、舰船电子工程,2005,(02):82-857 程耀林.FPGA的系统设计方法解析.现代电子技术,2005,(19):90-938 K. Benkrid, A. Benkrid and S. Belkacemi .Efficient FPGA hardware development: A multi-language approach .Journal of Systems Architectur -e, 2007(04):184-2099 Altera, Novas Team for FPGA Visibility Enhancement .Electronic News (North A
8、merica).2006,(11):1210 张忠.自顶向下的FPGA设计.电子产品世界,1998,(11):33-34,7211 路而红.专用集成电路设计与电子设计自动化.北京:清华大学出版社,2004:162-181,239-280,329-33212 罗杰,康华光.两种硬件描述语言VHDL/Verilog的发展及其应用.电气电子教学学报, 2002,24(04):1-513 曹建国, 王威, 王丹. 一种基于VHDL的电子密码锁的设计与实现.沈阳大学学报 , 2006,18(04)：77-7914 谭会生，瞿遂春.EDA技术综合应用实例与分析.西安:西安电子科技大学出版社,2004.1-
9、42,64-8515 梁丽.电子密码锁的计算机仿真设计.计算机仿真,2005,22(02):218-220二、主要研究内容（说明研究课题的具体内容及课题的新颖性，并明确重点解决的科学问题及预期结果）1、设计的课题电子密码锁的设计具体功能要求如下：（1）数码输入：每按下一个数字键，就输入一个数值，并在显示器上的显示出该数值，同时将先前输入的数据依序左移一个数字位置。（2）数码清除：按下此键可清除前面所有的输入值，清除为“0000”。（3）密码更改：按下此键时会将目前的数字设定成新的密码。（4）激活电锁：按下此键可将密码锁上锁。（5）解除电锁：按下此键会检查输入的密码是否正确，密码正确即开锁。2、
10、课题设计的新颖性设计以单片机AT89C51为核心的电子密码锁，包括该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。电子密码锁主要由三部分组成：键盘接口电路、电子密码锁的控制电路、输出八段显示电路。键盘接口电路包括时序产生电路、键盘扫描电路、弹跳消除电路、键盘译码电路。电子密码锁控制电路设计包括数字按键的数字输入、存储和清除、功能按键的功能设计、移位寄存器的设计和控制、密码清除、变更、退位、存储、报警信号产生电路密码核对、解除电锁电路。输出八段显示电路包括数据选择电路、八段显示器扫描电路。3、重点解决的科学问题-电子密码锁程序设计 1模块介绍 该计程计价系统的软件设计分为以下几个模
11、块： (1)主程序模块 主程序主要完成初始化、设置中断向量、检查有无按键按下、以及调用显示等等。主程序的流程图如下所示。 (2)键盘扫描及识别子程序 键盘采用查询的方式，放在主程序中，当没有按键按下的时候，单片机循环主程序，一旦有按键按下，便转向相应的子程序处理，处理结束再返回。其程序流程如图 所示. (3)调电存储服务程序 当比较密码的时候，需要读AT24C02程序，将存储在芯片内的数据读到RAM中，然后和输入的密码相比较。当修改密码的时候，需要把输入的密码保存到AT24C02中，其程序流程如图 所示. (4)显示子程序 由于是分屏显示数据，所以就要用到5个显示子程序，分别是：关闭状态显示子
12、程序（DIS_A）、开锁状态显示子程序（DIS_B）、密码输入及修改状态显示子程序(DIS_C)、密码输入错误后的提示子程序(DIS_D)。密码在规定的时间内输入错误次数超过3次后的锁定状态显示子程序(DIS_E). 4、预期结果用开关作74LS112的CLK脉冲，不是很稳定，可以调换其它高速开关或计数脉冲，还有，其密码只有16位，不能任意设定密码，密码一旦忘记，密码锁将很难打开，并且没有设计显示器，但可以通过增加数字电路来实现这一功能，只是自己的知识有限，只能做到这一步，另外设计方案是在始终通电的前提下设计的，若是遇到断电问题则密码锁也很难打开，可以通过增加备用电源来实现，同样因为知识有限，
13、只能做到这一步。三、研究方案（研究方法、研究工作的总体安排和进度，理论分析、计算、实验方法和步骤及其可行性，可能遇到的问题及解决办法）1、研究方法共设了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；如果用户输入密码的时间超过5秒，电路将报警20秒，若电路连续报警3次，电路将锁定键盘1分钟，防止他人的非法操作。2、工作的总体安排和进度 （1）11.10.10-11.10.25：确定题目,准备和收集资料 （2）11.10.29-11.12.07：关于电子密码锁的理论研究（3）11.12.10-12.01.10
14、：基于电子密码锁的程序实现（5）12.01.11-12.03.25：得出电子密码锁的实现方法（6）12.03.26-12.03.30：撰写毕业论文（7）12.04.25-12.05.10：根据指导老师意见修改毕业论文。（8）12.05.1012.06 ：毕业答辩3、实验方法和步骤 （1）关于电子密码锁的理论研究，学习程序的实现（3）在单片机上进行系统设计以及系统仿真 （4）结果的比较并进行修改 （5）毕业论文设计与编写4、系统的可行性（1）经济可行性:由于该论文的作为毕业论文设计，不注重直接的经济效益，只在注重自身水平和能力的提高，对自身的经济要求不高，基本不用考虑到经济问题。（2）技术可行性:本论文采用单片机进行系统设计以及系统仿真，易于实现。四、指导教师意见利用所学知识，设计了电子密码锁的实现，利用单片机进行仿真研究。该设计具有新颖性，符合本科生毕业设计要求，开题报告书写规范，同意开题。
