基于多种通信方式的密码锁系统设计
摘 要：在随着电子技术的不断发展和电子产品的智能化进步中，人们也提高了他们的物质享受需求，于此同时越来越重视自家安全是否得到有力保障，现在大部分家庭通过加装机械锁来提升安全性能，机械锁只是利用各个零件之间的配合，复杂程度不高，很容易遭到破坏，大部分家庭为此感到苦恼。电子密码锁也因此在市场各领域的应用也变得越来越频繁，同时也对电子密码锁的相关性能研究也提供了极其重要的助力。所以本文提出来的基于多种通信方式的单片机密码锁系统，是选择了单片机AT89C51作为系统核心组件，并通过电源电路、矩阵电路、LCD显示电路和报警装置构成整个系统，安全性能高，方便使用，还升级了不同的解锁方式来实现在不同场景下的解锁要求，在保证了密码锁安全的同时，还具有较高的市场推广价值。
关键词：单片机；密码锁设计；多种方式
Abstract: With the continuous development of electronic technology and the intelligent progress of electronic products, the improvement of people's living standards, family anti-theft has become particularly important. Because of its simple structure, low security performance, traditional mechanical locks can not meet people's needs. Therefore, password locks are used more and more widely in various fields of the market, and the research on the performance of electronic password locks is also becoming more and more extensive. It is of great significance. This paper presents a single-chip computer password lock system based on multiple communication modes, which uses AT89C51 as the core component of the system. The system is composed of power supply circuit, matrix circuit, LCD display circuit and alarm circuit. It realizes the safe and convenient reading function of the password lock, ensures the security of the password lock, and has high market promotion value.
Key words: single chip computer; password lock design; different communication
一、绪论
（1） 密码锁的背景
随着电子技术的不断发展和电子产品技术的飞速发展，各种相关产品层出不穷，电子密码锁也因此在市场各领域的应用也变得越来越频繁。简易密码锁就是用显示设备和按钮设备键入相关数字组合，如若符合事先设定值则会达到开锁效果。对电子密码锁的相关性能研究，主要提升安全性能，达到用户需求。目前我国针对电子密码锁情况不太乐观，主要因为技术原因。但是在研究和制作过程中，为了保证产品安全性能，积极学习其他国家相关先进技术和手段。针对目前现状以及大众家庭需要，对于密码锁进行投资开发先进技术是非常有必要的，不仅在我国得到足够重视，其全球其他国家也开展相关研究，得到各个客户的不断认可。对于家庭而言，保障自家财产安全非常重要，在企业和公司中各方面安全性应该有足够重视，对于公司机密文件，财务数据以及客户个人信息都必须要进行加密封锁保管，如果公司或者企业在进行保密材料管理时采用机械锁，不仅在管理时存在极大不便，而且安全性也得不到很好保障，机械锁一般采用配套钥匙开启的方式，携带不方便也容易出现丢失情况，如果一旦丢失，不单单更换设备问题，更重要的是公司或企业出现泄密事件，不论对家庭还是社会企业而言，保障最基本安全至关重要，用电子密码锁代来替传统的机械密码锁。但从目前来看，密码锁有许多种类。本文从客户基本需求作为出发点，充分保证大众安全，在进行密码锁研制过程中利用AT89C2051芯片更好实现控制功能，不仅可以实现防盗保证安全，而且可以实现出现安全问题可以自动报警功能，除此之外，用户可以对设备进行远程操控，更加方便使用者。所设计密码锁机构简单，价格合理，极大提升安全性，非常适合家庭以及社会企业使用。
（2） 密码锁的概述和比较于其他密码锁系统的优点
数字密码锁可以简单分为:机械密码锁、数字密码锁等。密码锁的密码通常都只是随意排列而非有规律的组合。而且很多密码锁只使用一个密码转盘，来把放在密码锁里的数个碟片或凸轮转动;还有一些密码锁则是通过转动一组刻有几个数字的转盘，来直接转动密码锁的内部机械。现在社会上在频繁的使用电子密码锁来保护自己的隐私，特点是通过显示设备和按钮设备键入相关数字组合，如若符合事先设定值则会达到开锁效果。电子密码锁通过外界相关控制策略实现对内部系统控制，通过控制电路闭合状态和电流流经线路控制系统开关，是一种现代高科技产品。利用合适芯片为载体，开发相关程序控制开关的电子密码锁，具有很大便利条件，有效提升安全性能，所具优势传统机械锁无法达到。在本文所研究电子密码锁中选择了单片机AT89C51作为系统核心组件，并通过电源电路、矩阵电路、LCD显示电路和报警装置构成整个系统，安全性能高，方便使用，还升级了不同的解锁方式来实现在不同场景下的解锁要求，在保证了密码锁安全的同时，还具有较高的市场推广价值。
电子密码锁与机械结构的密码锁具有保密性高、多种解锁方式、安全性较高等优点，因此深受广大用户以及企事业单位的偏爱,考虑到用锁的方便性,在安全的情况下,将把开锁密码设定为八位不同数字，通过显示设备和按钮设备键入相关数字组合，如若符合事先设定值则会达到开锁效果。用户可以根据自己爱好和习惯来进行设定，如果一段时间用户想修改密码，则需要在密码锁是打开状态的模式下进行修改。且具有自动报警功能。根据系统的设计的基本要求,可分为现场报警和远程报警两种。
这款电子密码锁可以触发报警装置，主要有两种情形，第一是当用户输入密码时不符合事先设定值超过三次，第二是在系统的红外监视装置监测下，在使用非正常手段想要打开密码锁时会发出报警声,这样就可以确保系统是安全稳定的。当系统在正常安全工作中时,用户输入8位由自己原设定的数字组合,系统相关程序就会进行判定，如若符合事先设定值则会达到开锁效果，不会触发报警装置，如若不符合事先设定值，信号灯亮起，则需要重新进行输入，如果输入值不符合事先设定值超过三次，触发自动报警装置，报警电路接通，铃声响起。
（3） 密码锁的系统功能
自锁具发明以来，人们在日常生活中使用越来越普遍，在以前人们主要用来保护自家珍贵物品，现在人们不仅关注自家财务安全，而且对于自身以及信息安全更加注重。归根结底人们利用锁具就是为了提升安全性。在生活中经常使用，比如在箱子上装有锁具，学校宿舍门口装有电磁卡锁，手机以及电子设备上面装有指纹锁等。机械锁只是利用各个零件之间的配合，复杂程度不高，很容易遭到破坏，大部分家庭为此感到苦恼，机械锁一般采用配套钥匙开启的方式，携带不方便也容易出现丢失情况。电子密码锁通过外界相关控制策略实现对内部系统控制，通过控制电路闭合状态和电流流经线路控制系统开关，是一种现代高科技产品。利用合适芯片为载体，开发相关程序控制开关的电子密码锁，具有很大便利条件，有效提升安全性能；但是部分种类电子锁在设计过程中技术手段不高，而且还容易被复制盗用。在电子锁系统中加入指纹、虹膜等现代生物技术，可以更加提升安全性。
指纹锁不需要使用另外的道具开锁，只需用其手指等即可开锁，不需要钥匙和电子卡片，更加方便使用者。新开发多功能密码锁可以实现多种方式开锁，更加增大安全性和适配性。多功能密码升级了不同的解锁方式来实现在不同场景下的解锁要求，在保证了密码锁安全的同时，还具有较高的市场推广价值。
随着电子技术的不断发展和电子产品技术的飞速发展，各种相关产品层出不穷，电子密码锁也因此在市场各领域的应用也变得越来越频繁。单一模式电子密码锁也已经不能满足人们需求，虽然说安全性较传统机械锁而言提升很大，但智能性却跟不上现代社会中人们的需求，单子密码锁开锁方式单一，容易出现各种故障，不方便使用。多功能电子密码锁有很大发展前景。
1） 用户输入6位由自己原设定的数字组合,系统相关程序就会进行判定，如若符合事先设定值则会达到开锁效果
2） 用户可以根据自己爱好和习惯来进行设定。
3） 且具有自动报警功能。根据系统的设计的基本要求,可分为现场报警和远程报警两种，下载报警APP的手机做出提醒，达到报警的效果。
4） 这款电子密码锁可以触发报警装置，主要有两种情形，第一是当用户输入密码时不符合事先设定值超过三次，第二是在系统的红外监视装置监测下，在使用非正常手段想要打开密码锁时会发出报警声,这样就可以确保系统是安全稳定的。
5） 安全性能高，锁具内部结构复杂，几乎没有破解的可能；
6） 如果一段时间用户想修改密码，则需要在密码锁是打开状态的模式下进行修改。
7） 输入密码是如若不符合事先设定值，信号灯亮起，则需要重新进行输入，如果输入值不符合事先设定值超过三次，触发自动报警装置，报警电路接通，铃声响起。
8） 灵活实用性好，不像机械锁需携带相配对的钥匙才能开锁；
9） 电子密码锁的操作简单，有人机友好的显示操作界面。
以上就是基于多种通信方式的密码锁系统的便捷之处，可以有利于信息及时收到，有效地增强了系统的安全性，为家庭提供了舒适安逸的安居环境，所以说可以用多种通信方式解锁的密码锁系统是具有实质性可造性的。
目录
一、绪论 2
（1） 密码锁的背景 2
（2） 密码锁的概述和比较于其他密码锁系统的优点 2
（3） 密码锁的系统功能 3
二、密码锁的总体设计 5
（1）系统整体方案设计思路 5
（2）系统总设计结构图 5
（3）密码锁的机构设计 6
三、密码锁的硬件设计 6
（1）系统硬件设计 6
（2）控制器选择以及AT89C2051单片机的重点介绍 6
四、电子密码锁的电路设计方案 8
（1）键盘接口电路设计 8
（2）晶振时钟电路设计 9
（3）自动报警控制电路 10
（4）电源电路的设计 10
（5）红外接收芯片电路设计 11
（6）指纹模块ZFM-206电路设计 12
（7）LCD显示电路 13
（8）掉电存储电路设计 15
（9）NRF24L01模块设计 16
（10）开锁电路设计及继电器的工作原理和介绍 18
（11）PROTEL 99 SE简介 19
五、密码锁的软件设计 20
（1）系统软件功能介绍 20
（2）系统方案组成和模块电路选择 23
（3）程序调试和KEIL C51简介 27
六、总结与展望 28
（1）结束语 28
（2）致谢 29
参考文献 30
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