编号：
M22011-04M-LW
设计摘要：
本文介绍了一种基于单片机的智能密码锁系统设计，首先，系统通过显示屏可以实时显示门的状态以及密码输入状态，提供用户直观的信息反馈。其次，系统采用4*4矩阵按键进行密码输入和密码修改等操作，通过24C02存储器存储开门密码、管理员密码等关键信息，确保数据的安全性。当连续输错三次密码时，系统会触发蜂鸣器进行报警，并锁住一分钟，以增加安全性。系统还实现了指纹解锁功能，用户可以通过添加和删除指纹的方式进行身份验证。当指纹验证通过后，系统自动开启门锁，提供便捷的解锁方式。同时，系统还支持刷卡解锁功能，用户可以添加和删除刷卡信息。刷卡解锁适用于需要对多人开放的场所，方便灵活。另外，系统可以通过WiFi与手机进行连接，实现远程监控功能。用户可以通过手机随时查看门的状态并进行远程控制，提高使用的便捷性和安全性。该系统不仅提供了安全可靠的门锁控制，同时也满足了用户对便捷性和智能化的需求，适用于各类场所的门禁管理和安全控制。
关键词：单片机；智能密码锁；解锁；指纹
字数：12000+
实物链接：
基于单片机的智能密码锁系统设计（32+指纹+刷卡+WIFI版）
开题报告链接：
基于单片机的智能密码锁系统设计（32+指纹+刷卡+WIFI版）-开题报告
仿真链接：
内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 显示方案的选择
2.4 指纹模块方案的选择
2.5存储模块方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 WIFI通讯模块
3.3 液晶屏显示模块
3.4 矩阵键盘模块
3.4 AT24C02存储模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 解锁流程
5 实物调试
5.1 电路焊接步骤
5.2 显示检测实物测试
5.3 密码开锁实物测试
5.4 设置密码实物测试
5.5 WIFI解锁实物测试
5.6指纹解锁实物测试
5.7刷卡解锁实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2密码解锁测试
6.3界面锁定测试
6.4多种方式解锁测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
在当今社会，安全与便捷成为人们追求的基本需求。门锁作为家庭和商业场所的重要安全组件，其设计和功能也面临着新的挑战和需求。随着科技的发展,防盗门锁系统的安全性,方便性就变得至关重要,而传统的机械锁已无法满足人类对安全性能的要求[1]。物理钥匙存在遗失、被复制等风险，且开关门的过程相对繁琐，因此，以密码为基础的智能密码锁系统应运而生，以取代传统的物理钥匙，提供更加安全快捷的门禁管理方式。还有指纹识别技术是全世界公认的性价比最高,应用范围最广,操作性最强的一种生物认证技术[2]。因此，门锁开关加入指纹识别，更可以保证安全性和便利性。
基于以上考虑，为满足用户多元化的需求，本次设计的目的是为了创造一种安全可靠、功能丰富且易于操作的门锁系统。通过集成密码、指纹、刷卡和远程控制等多种解锁方式，用户可以根据自己的需求和习惯选择最适合的解锁方式，提高便捷性和灵活性。同时，通过采用单片机作为核心控制器，系统能够实现对门锁的高效管理和安全控制，确保用户的安全和隐私。同时该设计还可以满足不同场所和用户的需求。无论是住宅、商业还是公共场所，该系统都能提供安全可靠的门禁管理，实现智能化的门锁控制。用户可以通过手机APP进行远程监控和控制，增加了门禁系统的灵活性和便利性。同时，设计采用了现代的安全技术和数据存储方式，确保用户的信息和隐私得到充分的保护。
综上所述，基于单片机的智能密码锁系统设计的背景是当前社会对安全和便捷的需求，目的是提供一种集成多种解锁方式、安全可靠且易于操作的门锁解决方案。该设计力求解决传统门锁存在的不足，满足用户的多元化需求，并适用于各类场所的门禁管理和安全控制。
1.2 国内外研究现状
国内方面，也有不少研究机构和企业在智能密码锁系统领域进行了相关研究。例如，某些公司开发了支持多种解锁方式的智能门锁产品，如密码、指纹、IC卡等。同时，一些学术机构也在探索更加安全的解锁方式，如基于声纹识别、虹膜识别等生物特征识别技术。
此外，一些研究者对智能密码锁系统的安全性进行了深入研究。他们分析了现有系统存在的安全漏洞，并提出相应的解决方案，如加密算法的优化、身份认证机制的加强等。这些研究为智能密码锁系统的安全设计提供了重要参考。
随着人们生活水平的提高及科学技术的发展,个人信息保护显得至关重要.刘永雷、赵曰峰（2018）设计了一款具有安防及环境监控功能的智能电子密码锁,以STM32单片机为主控制器,由矩阵键盘,指纹,语音,ZigBee,红外遥控,红外收发,传感器等模块组成,具有自动控制,通信组网,环境监控等功能.经软硬件测试,系统响应迅速,灵敏度高,实时性好,系统识别准确率高达99%.该系统运行稳定,安全可靠,功耗低及具有较好的扩展性[3]。
程学农，李学明（2020）设计了一种基于云平台的智能门锁系统,结合无线通信技术,通过WiFi网络与阿里云平台实现数据通信,并通过蓝牙实现开锁,设备升级等功能.根据实际情况,在门锁本地端开锁方式上加入指纹,刷卡,数字密码,临时密码,组合开锁等开锁方式,并设计移动端APP与小程序,实现移动端对智能门锁的控制和信息显示[4]。
智能密码锁具有安全高效的功能,在日常生活中具有广泛的应用性.孙鹏宇，魏立明（2021）设计的智能密码锁采用STC89C52芯片为主要器件,由电源模块,单片机最小系统模块,显示模块,报警模块,矩阵键盘模块等组成.该设计实现在液晶屏上显示汉字,开关的状态,输入多次错误密码自动锁死功能,可随意修改密码,输入密码错误会自动报警等一系列基本功能.具有操作方便,保密性强等优势,具有良好的应用价值[5]。
国外方面，一些知名公司如Yale、August等推出了基于密码、指纹和远程控制的智能门锁产品。这些产品通过手机APP和互联网连接，用户可以实现远程解锁、临时授权等功能。此外，一些研究人员还将人脸识别、声音识别等技术应用于智能密码锁系统中，进一步提升了安全性和便捷性。
Saputra R , Surantha N（2021）提出了一种基于局部二进制模式直方图的智能实时老年用户门锁系统，作为具有模块化系统架构设计的人脸识别算法。他们提出的系统设计的新颖之处在于，它不需要任何额外的设备，它不使用任何用户界面，并且通过自动化过程的用户参与最少。用户需要做的就是走向门并站在门前，在用户进入房屋并关闭门后，门将自动解锁并锁定。该系统的准确率达到98%，整个过程的平均处理时间为1.449秒。其他优点是，该系统采用模块化方法设计，使其灵活且可扩展，以便进一步开发[6]。
Poddar A , Roy S , Raha S , et al（2021）介绍了一种专为门锁而设计的高级安全系统。钥匙可以被盗，但不能窃取我们的身份。此外，覆盖指纹传感器门锁非常困难，因此系统保证了高安全性。技术每天都在升级，任何受过教育的技术人员都可以使用，他们的计算技能最低。现在，技术只不过是特定科学领域的进步，无论它是否与计算机有关。随着技术的进步，我们的安全不断受到威胁，无法摆脱这个问题，我们开发了完全基于生物识别身份验证的安全系统。为了实现这个项目，我们将使用Arduino UNO，指纹传感器，伺服电机和其他一些硬件设备。除了这种基于指纹的系统的工作外，我们还将讨论我们的项目如何在这种流行病期间对社会有所帮助[7]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机智能密码锁的系统软件。系统软件由STM32F103最小单片机，指纹模块，RFID识别模块，存储模块、继电器控制模拟锁和被动蜂鸣器警报模块设计，并具有单独的功能矩阵键盘控制模块、WIFI模块等一起形成。主要设计内容如下：
1、可通过显示屏显示门状态以及密码状态
2、通过4*4矩阵按键输入开门密码 、修改密码等操作
3、通过24C02存储开门密码、管理员密码等等
4、当输错三次时，蜂鸣器进行报警，并锁住一分钟
5、可以实现指纹开锁，并可以添加和删除指纹
6、可以实现刷卡开锁，并可以添加和删除
7、可以通过WiFi连接手机，实现远程监控
