编号：
M22011-01C-LW
设计摘要：
基于单片机的智能密码锁系统设计了一种具有多项功能的安全门禁系统。首先，系统使用显示屏来展示门的状态和密码输入状态，为用户提供直观的信息反馈。其次，通过4*4矩阵按键，用户可以输入开门密码，修改密码等操作，提供了便捷的用户交互方式。系统还采用了AT24C02存储器来存储开门密码、管理员密码等关键信息，保证了数据的安全性。
在安全性方面，系统设定了输错三次报警的机制。当用户连续输错三次密码时，蜂鸣器会发出报警声，并且系统将会被锁住一分钟，确保安全性和防止暴力破解。这样的设计有效地保护了系统的安全性和防止入侵。该系统设计的关键点是结合了显示屏、按键、存储器和蜂鸣器等多种硬件设备，以及相应的控制算法。通过这些组件的协同工作，实现了智能化的门禁系统。用户可以通过密码输入来开启门锁，同时也可以通过合理的操作流程对密码进行修改和管理，提供了便捷而安全的用户体验。
总体而言，该智能密码锁系统设计了显示屏、按键输入、存储器和蜂鸣器等多个功能模块，通过单片机的控制和算法设计，实现了安全、方便的门禁系统。通过合理的操作流程和安全机制，保障了系统的安全性和防护能力。该设计不仅具备基本的密码输入和门禁控制功能，还提供了用户友好的界面和提示，为用户提供了良好的使用体验。
关键词：单片机；智能密码锁；解锁
字数：11000+
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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液晶屏显示模块
3.3 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
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
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]。传统的门锁存在一些问题，如容易被暴力破解、管理不便等。为了解决这些问题，设计人员致力于开发一种更智能、安全和便捷的门禁解决方案。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。
本次设计的密码锁主要通过数字密码认证方式，实现门锁的开启和关闭。该设计摆脱传统钥匙的束缚，提供更加便利的使用体验。该系统将极大地提升门锁的便利性。传统机械锁需要携带钥匙，容易遗失或被盗，给用户带来不便。而基于单片机的智能密码锁系统使用数字密码识别技术，用户只需记住自己的密码即可开锁，轻松方便。无需担心忘记带钥匙或找不到钥匙的尴尬情况，提高了用户的使用体验。此外，基于单片机的智能密码锁系统还具备管理员密码管理功能，实现了门锁的方便管理。管理员可以通过特定的管理员密码进入管理模式，进行密码的删除和修改等操作。这样，家庭和办公场所的管理员可以更加方便地管理和控制门锁的使用权限，实现对门锁系统的有效管理。
最后，该设计对于技术创新和推广意义重大。设计一款基于单片机的智能密码锁系统，涉及到嵌入式系统、密码学等多个领域的知识。通过该设计，可以推动相关技术的创新与发展，并为智能家居、智能办公等领域的安全门锁提供了一种解决方案。这对于促进智能家居和智能办公的普及和推广具有积极的意义。
1.2 国内外研究现状
智能密码锁系统作为一种创新的门锁解决方案，已经引起了国内外研究者的广泛关注。许多学者和企业都在探索和改进该技术，以提升门锁的安全性和便利性。国内方面，很多大学和科研机构都在进行智能密码锁系统的研究。例如，某高校的研究团队开展了基于单片机的智能密码锁系统的设计与实现研究，他们通过引入数字密码和指纹识别技术，成功地将传统机械锁升级为智能门锁，提高了门锁的安全性和便利性。
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，智能密码锁系统也受到了广泛关注和研究。例如，美国的一家公司研发了一款基于单片机的智能密码锁系统，使用了先进的指纹识别算法和密码管理系统，实现了高度安全的门锁解决方案。该系统还具备远程控制功能，用户可以通过手机应用程序远程管理和控制门锁，提升了用户的使用体验。此外，智能密码锁系统还吸引了一些跨国公司的关注。例如，中国一家知名的智能家居企业与美国一家安全技术公司合作开发了一种基于单片机的智能密码锁系统。该系统不仅具备数字密码和指纹识别功能，还能够与智能家居系统进行互联，实现门锁与其他智能设备的联动控制，提供更加智能化的生活体验。
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STC89C52最小单片机，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
