基于51單片機(jī)電子密碼鎖設(shè)計(jì)

　　第一章 緒 論

　　1.1幾種常見的密碼鎖

　　1.普通密碼鎖

　　目前最常用機(jī)械鎖，這種鎖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格便宜，但在使用中暴露了很多缺點(diǎn)：（1）機(jī)械鎖是靠金屬制成的，通過鑰匙上的不同齒形與鎖芯的配合來工作的，安全性較低；（2）鑰匙一旦丟失，無論誰撿到鑰匙都可將門打開

　　2.機(jī)械密碼鎖

　　該型鎖將解鎖密碼以機(jī)械裝定的形式存儲(chǔ)在裝置的鑒別機(jī)構(gòu)上，在裝置的外圍設(shè)立密碼操作鍵。密碼的輸入，產(chǎn)生相應(yīng)的鑒別動(dòng)作，即正確的密碼輸入，鑒別機(jī)構(gòu)產(chǎn)生開鎖動(dòng)作：錯(cuò)誤的密碼輸入，鑒別機(jī)構(gòu)的部件將發(fā)生錯(cuò)位或不做出響應(yīng)。機(jī)械密碼鎖采用機(jī)械加工（如精密機(jī)械加I／微細(xì)加工）制作，皮實(shí)、耐用，電磁干擾、外界的異常信號(hào)很難啟動(dòng)鑒別機(jī)構(gòu)。但機(jī)械密碼鎖通常包含多個(gè)較復(fù)雜的機(jī)、電功能組件，裝置微小型化需借助先進(jìn)的制造技術(shù)與裝配工藝，制造周期長(zhǎng)、成本高，機(jī)電接口及測(cè)試也有一定難度。

　　3.電磁／卡片式密碼鎖

　　該型鎖類似于機(jī)械鎖，利用光電耦合或電磁感應(yīng)的原理，將密鑰信息預(yù)先置于卡片內(nèi)，加工好的卡片充當(dāng)鑰匙，開鎖時(shí)將卡片插入鎖內(nèi)或近距離感應(yīng)就能將鎖打開。該鎖的優(yōu)點(diǎn)是：成本較低；授權(quán)用戶一人一卡，可聯(lián)微機(jī)，有開門記錄。缺點(diǎn)是：卡片設(shè)備有磨損，壽命較短；卡片容易復(fù)制，不易雙向控制；磁卡內(nèi)存儲(chǔ)的信息容易因外界磁場(chǎng)干擾而錯(cuò)亂，以致卡片（鑰匙）無效。

　　4.指紋密碼鎖

　　該類鎖通過檢驗(yàn)人員生物特征（如指紋）等方式來識(shí)別開鎖。管理員利用采樣控制軟件，通過指紋采集儀采集、保存指紋；識(shí)別軟件依賴指紋庫(kù)識(shí)別開鎖者的身份，通過外圍設(shè)備顯示、打印和存儲(chǔ)。指紋具有唯一性和終身不變性的特點(diǎn)，一直被當(dāng)作身份鑒定的可靠手段，從是否允許非法開啟角度來說，安全性極好；但從使用是否方便的角度看，對(duì)安裝環(huán)境和使用者的要求很高，安裝位置與使用者身高之間必須滿足一定的關(guān)系；同一個(gè)人，在指紋劃傷，或任何被用于開鎖的識(shí)別部位有損傷的情況下，可能產(chǎn)生錯(cuò)誤識(shí)別而無法開鎖。

　　1.2研究背景

　　在人們的日常生活中，鎖被廣泛使用，人們常用鎖來鎖一些貴重物品乃至自己的家門，目的就是為了提高安全性。常見的鎖有普通機(jī)械鎖、機(jī)械密碼鎖、電磁卡鎖、指紋（虹膜）鎖等。而普通的機(jī)械鎖極容易被強(qiáng)行破壞，安全系數(shù)不高；機(jī)械密碼鎖雖然安全系數(shù)高但造價(jià)相對(duì)較高，目前在保險(xiǎn)柜上應(yīng)用較多；電磁卡鎖由于磁卡信息極易受外界干擾而失磁導(dǎo)致無法開鎖，而指紋（虹膜）鎖雖然安全性很好，但會(huì)因手指劃傷虹膜充血等收到限制。通過分析我們不難發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)密碼鎖或多或少存在一些不足從而降低了其保密的安全性，因此研究一種新型的密碼鎖是具有有很高的現(xiàn)實(shí)需求性。隨著電子科技的發(fā)展，將電子芯片跟傳統(tǒng)機(jī)械鎖結(jié)合起來設(shè)計(jì)成一種新型的密碼鎖而電子密碼鎖作為一種新型的鎖已經(jīng)成功，即電子密碼鎖。

　　在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖。電子密碼鎖與傳統(tǒng)密碼鎖想比較，擁有海量的密齒，通常從10000到10000000不等，克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。

　　從是否方便的角度看，電子密碼鎖省去了傳統(tǒng)機(jī)械鎖的鑰匙，電磁卡鎖的磁卡，使用者只要記得其密碼，便可以開啟，從而大大提高了其適用性。因此電子密碼鎖的具有較高的研究?jī)r(jià)值。

　　1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

　　早在80年代，日本產(chǎn)生了最早的電子密碼鎖。隨著日本經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，電子行業(yè)的

　　快速發(fā)展，一些利用簡(jiǎn)單的門電路設(shè)計(jì)的密碼鎖出現(xiàn)了。這類電路安全性差，容易破解。到了90年代，美國(guó)、意大利、德國(guó)、日本、加拿大、韓國(guó)以及我國(guó)的臺(tái)灣、香港等地的微電子技術(shù)的進(jìn)步和通信技術(shù)的發(fā)展為密碼鎖提供了技術(shù)上的基礎(chǔ)，從而推動(dòng)密碼鎖走向?qū)嶋H應(yīng)用的階段。我國(guó)于90年代初開始對(duì)密碼鎖進(jìn)行初步的探索。到目前為止，在此領(lǐng)域雖已有較大的發(fā)展，采用各種電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的比較多，技術(shù)也相當(dāng)先進(jìn)，電子技術(shù)發(fā)展至今已達(dá)到相當(dāng)高的水平，電子密碼鎖技術(shù)已十分成熟。

　　1.4本文研究的主要內(nèi)容

　　本文的主要研究方向是電子密碼鎖的具體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一種電子密碼鎖的控制系統(tǒng)電路。使得密碼鎖具有以下功能：開機(jī)輸入密碼，密碼正確則電磁鎖打開；如果第一次輸入的密碼不正確，允許再輸入兩次密碼，在這個(gè)過程中，如果密碼正確則電子鎖打開，如果在這個(gè)過程中密碼依舊不正確，則鎖定鍵盤的輸入功能，并且蜂鳴器報(bào)警。為了方便設(shè)計(jì)，將密碼鎖的開啟跟鎖定用發(fā)光二極管來代替，綠色發(fā)光二極管亮表示密碼鎖開啟，紅色發(fā)光耳機(jī)管亮表示密碼鎖鎖定。也就是將其功能轉(zhuǎn)化為：1.開機(jī)輸入密碼，密碼正確綠燈亮，表示開鎖；2.密碼輸入錯(cuò)誤紅燈亮，表示密碼錯(cuò)誤；3.連續(xù)三次輸入密碼不正確則鎖定鍵盤，并報(bào)警鳳鳴。

　　本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯(cuò)誤有提示，為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤三次將報(bào)警。密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時(shí)候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。