第一部分：课题背景描述
● 课题来源：
课题思路来源于本次大赛的参考题目
● 需求分析：
电子密码锁是一种通过单片机来控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。 ● 国内外研究现状
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，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大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。电子密码锁特点如下：1．保密性远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2．密码可变。 用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。3．误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。4. 电子密码锁操作简单易行，一学即会。
另外，随着科学技术的发展，用户在生活中需要使用的锁类越来越多，电子密码锁能为用户提供安全无忧的服务，因此市场前景十分广阔。
第二部分：功能描述
● 功能特点：
本项目设计一种基于STC89C51单片机控制的电子密码锁，具有如下功能： 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LED 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延迟10秒钟后，
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声光报警装置工作 ● 技术指标： ① 输入电压：5V
②使用温度范围：-20℃～65℃
第三部分：可行性分析
● 设计思路：
本课题选用的ELITE-III 单片机开发系统，以STC89C51单片机为核心，辅以扩展的键盘以及LED 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，并且绿灯亮；如果密码错误，则报警电路的红灯电路打开，若连续三次输入密码错误，声光电路打开，红灯闪烁，同时蜂鸣器产生蜂鸣音；在以上工作的同时显示电路工作，同步显示输入数值。 ● 应用的技术分析：
本课题的实现，需要使用到以下关键技术： ① 基于STC89C51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
③LED 显示技术、动态输出及单片机间的数据传输 ● 设计者当前已具备的技术条件：
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Protel99电路设计，有一定的项目开发及电路设计基础
②课题组成员XXX 参加过基于Keil C51的培训练习，，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XXX 参加过焊接练习的培训，课题组成员XXX 有一定的文学功底，有一定的能力撰写课题报告
④项目指导老师XXX 以前多次带的毕业生做过基于STC89C51单片机设计的项目，
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并多次获得各类奖项，有着丰富的资料和经验。 ● 技术方案比较：
在电子密码锁电路的设计中，控制方法是核心技术。
方案一：采用数字电路控制。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12个用户输入键，其中只有10个是有效的密码按键，一个确定键和一个清除键；如果用户输入密码的次数超过指定次数（若用户觉得不便，还可以修改）电路将在10秒后发出报警声，电路将锁定键盘，防止他人继续非法操作。
方案二：采用一种是用以STC89C51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IO 端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能
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。 ● 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LED 显示模块的控制 ③ 声光报警电路的设计
④ 用Protel99软件进行电路图设计。 第四部分：项目总体设计
● 总体描述与系统框架：
本系统硬件电路由控制模块、开锁闭锁电路、密码修改模块、键盘和显示模块和声光报警电路五大部分组成，
系统硬件结构图如图1所示。 3
图1 系统硬件结构图
本系统的主控芯片为STC89C51单片机，由矩阵键盘控制电路、复位电路、震荡电路、声光报警电路、LED 显示电路和开锁闭锁电路组成。
首先系统主控芯片STC89C51单片机芯片由控制电路读取键盘的信息，根据键盘输入的信息与存储值（需设一个默认值）比较，判断密码正确性，同时显示电路工作，同步显示键盘模块输入的数据，若输入信息与默认值一致，则程序转至开锁电路，若不一致，则程序调用复位电路，重新向 STC89C51单片机芯片输入信息，直到电路接通到开锁电路。若复位电路调用次数超过3，则程序调用声光报警电路发出警报，然后调用锁定程序将电路锁住一定时间。
统控制程序采用C 语言编写，主程序流程图如图所示
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图4 主程序流程图
主程序流程图远原理介绍
首先将系统初始化，显示电路工作显示6个0，提示用户输入密码，程序调用键盘扫描程序，确认是否有键按下，如果有键按下，将输入数字送入主控芯片为STC89C51单片机与储存值相比较，并同时刷新LED 输出数据，若此时按下退格键，则系统执行清除上次数字键输入；如果六位密码输入完毕，并按下确定键，程序将输入的六位密码与储存值比较，判断密码是否正确; 如果密码正确，程序调用开锁程序，并且开锁指示灯绿灯亮，提示密码正确，如果密码错误，报警电路的红色指示灯工作，提示密
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码输入错误，如果密码输入错误超过三次，则报警电路工作，红色报警灯亮，且蜂鸣器发出报警声。
各子模块的实现方法：
系统由4大子模块组成，各子模块的实现方法如下：
①控制模块：控制核心由STC89C51构成，运行系统程序并通过扩展I/O接口控制自主设计的各个子模块；
②开锁闭锁电路：当用户输入的密码正确而且是在规定的次数内输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。若用户没有在指定的次数内输入正确的密码，驱动电路将自动锁住，并同时声光报警电路工作。
③密码修改模块：通过调用程序取消原先所设定的密码，然后通过键盘输入新的密码。 ④键盘和显示模块： 用4×3组成0－9数字键、退格键及确认键。
用8位数码管组成显示电路提示信息，当输入密码时，显示输入数据，当密码位数输入完毕按下确认键时，STC89C51单片机芯片对输入的密码与设定的密码进行比较，若密码正确，则门开，此处用绿色LED 发光二极管亮做为提示，同时发出“叮咚”声；若在指定的次数内密码输入不正确，则蜂鸣器发出“嘀、嘀”报警声，同时一定时间之内禁止按键输入。
4×3行列式键盘的按键功能分布图如图4.33.2所示
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⑤报警电路。完成系统的锁定保护工作，报警模块由蜂鸣器驱动电路和单片机P2.0 I/O口控制组成。选择一只压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器工作时约需要100mA 驱动电流。蜂鸣器电路如图4所示。当单片机的P2.0口输出为高电平时，蜂鸣器产生蜂鸣音，P2.0I/O口输出为低电平时，蜂鸣器不发声。 预期结果：
预期结果：各扩展板印刷电路制作完成，元件焊接无误，软件设计完好，调试成功后，系统能正常运行，基本完成前述系统所要求实现的各项功能。
STC89C51引脚图
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第一部分：课题背景描述
● 课题来源：
课题思路来源于本次大赛的参考题目
● 需求分析：
电子密码锁是一种通过单片机来控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。 ● 国内外研究现状
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，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大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。电子密码锁特点如下：1．保密性远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2．密码可变。 用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。3．误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。4. 电子密码锁操作简单易行，一学即会。
另外，随着科学技术的发展，用户在生活中需要使用的锁类越来越多，电子密码锁能为用户提供安全无忧的服务，因此市场前景十分广阔。
第二部分：功能描述
● 功能特点：
本项目设计一种基于STC89C51单片机控制的电子密码锁，具有如下功能： 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LED 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延迟10秒钟后，
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声光报警装置工作 ● 技术指标： ① 输入电压：5V
②使用温度范围：-20℃～65℃
第三部分：可行性分析
● 设计思路：
本课题选用的ELITE-III 单片机开发系统，以STC89C51单片机为核心，辅以扩展的键盘以及LED 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，并且绿灯亮；如果密码错误，则报警电路的红灯电路打开，若连续三次输入密码错误，声光电路打开，红灯闪烁，同时蜂鸣器产生蜂鸣音；在以上工作的同时显示电路工作，同步显示输入数值。 ● 应用的技术分析：
本课题的实现，需要使用到以下关键技术： ① 基于STC89C51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
③LED 显示技术、动态输出及单片机间的数据传输 ● 设计者当前已具备的技术条件：
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Protel99电路设计，有一定的项目开发及电路设计基础
②课题组成员XXX 参加过基于Keil C51的培训练习，，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XXX 参加过焊接练习的培训，课题组成员XXX 有一定的文学功底，有一定的能力撰写课题报告
④项目指导老师XXX 以前多次带的毕业生做过基于STC89C51单片机设计的项目，
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并多次获得各类奖项，有着丰富的资料和经验。 ● 技术方案比较：
在电子密码锁电路的设计中，控制方法是核心技术。
方案一：采用数字电路控制。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12个用户输入键，其中只有10个是有效的密码按键，一个确定键和一个清除键；如果用户输入密码的次数超过指定次数（若用户觉得不便，还可以修改）电路将在10秒后发出报警声，电路将锁定键盘，防止他人继续非法操作。
方案二：采用一种是用以STC89C51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IO 端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能
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。 ● 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LED 显示模块的控制 ③ 声光报警电路的设计
④ 用Protel99软件进行电路图设计。 第四部分：项目总体设计
● 总体描述与系统框架：
本系统硬件电路由控制模块、开锁闭锁电路、密码修改模块、键盘和显示模块和声光报警电路五大部分组成，
系统硬件结构图如图1所示。 3
图1 系统硬件结构图
本系统的主控芯片为STC89C51单片机，由矩阵键盘控制电路、复位电路、震荡电路、声光报警电路、LED 显示电路和开锁闭锁电路组成。
首先系统主控芯片STC89C51单片机芯片由控制电路读取键盘的信息，根据键盘输入的信息与存储值（需设一个默认值）比较，判断密码正确性，同时显示电路工作，同步显示键盘模块输入的数据，若输入信息与默认值一致，则程序转至开锁电路，若不一致，则程序调用复位电路，重新向 STC89C51单片机芯片输入信息，直到电路接通到开锁电路。若复位电路调用次数超过3，则程序调用声光报警电路发出警报，然后调用锁定程序将电路锁住一定时间。
统控制程序采用C 语言编写，主程序流程图如图所示
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图4 主程序流程图
主程序流程图远原理介绍
首先将系统初始化，显示电路工作显示6个0，提示用户输入密码，程序调用键盘扫描程序，确认是否有键按下，如果有键按下，将输入数字送入主控芯片为STC89C51单片机与储存值相比较，并同时刷新LED 输出数据，若此时按下退格键，则系统执行清除上次数字键输入；如果六位密码输入完毕，并按下确定键，程序将输入的六位密码与储存值比较，判断密码是否正确; 如果密码正确，程序调用开锁程序，并且开锁指示灯绿灯亮，提示密码正确，如果密码错误，报警电路的红色指示灯工作，提示密
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码输入错误，如果密码输入错误超过三次，则报警电路工作，红色报警灯亮，且蜂鸣器发出报警声。
各子模块的实现方法：
系统由4大子模块组成，各子模块的实现方法如下：
①控制模块：控制核心由STC89C51构成，运行系统程序并通过扩展I/O接口控制自主设计的各个子模块；
②开锁闭锁电路：当用户输入的密码正确而且是在规定的次数内输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。若用户没有在指定的次数内输入正确的密码，驱动电路将自动锁住，并同时声光报警电路工作。
③密码修改模块：通过调用程序取消原先所设定的密码，然后通过键盘输入新的密码。 ④键盘和显示模块： 用4×3组成0－9数字键、退格键及确认键。
用8位数码管组成显示电路提示信息，当输入密码时，显示输入数据，当密码位数输入完毕按下确认键时，STC89C51单片机芯片对输入的密码与设定的密码进行比较，若密码正确，则门开，此处用绿色LED 发光二极管亮做为提示，同时发出“叮咚”声；若在指定的次数内密码输入不正确，则蜂鸣器发出“嘀、嘀”报警声，同时一定时间之内禁止按键输入。
4×3行列式键盘的按键功能分布图如图4.33.2所示
6
⑤报警电路。完成系统的锁定保护工作，报警模块由蜂鸣器驱动电路和单片机P2.0 I/O口控制组成。选择一只压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器工作时约需要100mA 驱动电流。蜂鸣器电路如图4所示。当单片机的P2.0口输出为高电平时，蜂鸣器产生蜂鸣音，P2.0I/O口输出为低电平时，蜂鸣器不发声。 预期结果：
预期结果：各扩展板印刷电路制作完成，元件焊接无误，软件设计完好，调试成功后，系统能正常运行，基本完成前述系统所要求实现的各项功能。
STC89C51引脚图
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