家用电子密码锁设计报告.doc

设 计 报 告 学校 ：长安大学 参赛题目: 家用智能密码锁 学生姓名： 指导老师： 家用智能密码锁 摘要：本作品以TI公司提供的MSP430F169单片机为核心，采用独立式键盘进行密码输入，利用单片机内部程序控制LCD显示，完成开锁、超次锁定、管理员解密、修改用户密码等基本密码锁功能，其间用LED进行状态指示。 该锁采用6v干电池供电，用户可通过拨码开关进入开锁模式或管理模式；用户选择开锁模式后，通过键盘输入密码，密码正确即可开锁，否则报警。用户有3次机会输入密码，3次输入错误键盘被锁定，此时可以输入管理密码开锁；若用户进入管理模式，输入管理员密码正确，即可修改用户密码。 该作品通过设置管理员密码，并且不限定密码位数增强了密码的安全性，特别适用于家庭密码锁防盗，而且采用LCD1602实时显示状态，人性化的界面与提示特别符合家庭使用。 关键词： 密码锁 独立键盘 MSP430F169 LCD显示 一、选题意义 随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变得尤为突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子密码锁由于其必威体育官网网址性高，使用方便，安全系数高，受到了广大用户的青睐。本设计除实现普通密码锁基本功能外，还增设了管理员密码，使密码锁的安全性更高，并且采用LCD实时显示或提示，使用户操作起来更方便。 二、方案的设计比较与论证 关键部分方案的设计比较与论证： 单片机的比较与选择 由于本次比赛规定必须采用MSP430的单片机，组委会提供两种型号MSP430F2002和MSP430F247，故单片机只在二者之间选择。 F2002和F247都是TI公司推出的新系列低功耗16位单片机，片内集成了看门狗、定时器、A/D转换模块等，两个都可以实现密码锁的基本功能，但是，由于密码锁方案中键盘和LCD显示占用I/O口较多，而F2002只有14个管脚，所以决定采用F247；由于后期制作PCB板时出现了意外，只能临时改用F169替代247（F169与F247同为64脚封装且完全能够实现本设计要求功能） 图1-1 MSP430F169封装图 图1-2 MSPF2002封装图 密码输入电路的设计比较与论证 方案一:采用4X4行列式键盘，需占用8个I/O口。当单片机I/O端口资源紧张时，采用行列式键盘是较好的选择，但由于行列式键盘各个按键之间容易产生干扰，并且行列式键盘要采用分行分列键扫描法读键，软件编程时比较复杂，所以不采用。 方案二：采用独立按键，需占用12个I/O口。采用独立键盘的好处是连接简单，各个按键互不干扰，并且软件编程相对简单。考虑到MSP430F169的I/O口比较富余，所以决定采用此方案. 图1-3 行列式键盘 图1-4 独立式键盘 显示电路的设计比较与论证 方案一：采用普通7段LED数码管进行输出显示和提示。LED数码管能够显示数字0-9，亮度也可以，但是消耗电能较大。若采用LED显示，不仅会占用较多I/O口，而且密码位数会受到限制，显示也不够灵活；图5所示为六个数码管采用串行接法连接到单片机，虽然减少了I/O口，但是增加了软件编程的难度，所以不予采用。 图1-5 LED串行显示电路 方案二：采用LCD1602显示器。采用LCD1602显示不仅硬件连接简单，只需三根控制线，八根数据线，而且可以分两行同时显示数字或者字母，因此显示更为灵活，可以利用这一点使得提示更加人性化，方便用户操作。此外，LCD1602价格也很便宜，一块只要18元。 基于LCD1602具有显示容量大、占用单片机口线少、节省单片机时间、功耗低等优点 图1-8 开锁控制电路 开锁控制电路的设计 开锁控制电路由驱动和开锁两级组成。由D5、R1、T10组成驱动电路，其中T10可以选择普通的小功率三极管如9014、9018都可以满足要求。D5作为开锁的提示；由D6、C24、T11组成。其中D6、C24是为了消除电磁锁可能产生的反向高电压以及可能产生的电磁干扰。T11可选用中功率的三极管如8050，电磁锁的选用要视情况而定，但是吸合力要足够且由一定的余量。 在本次设计中，由于电磁锁的价格太高，所以这部分电路未能制作，暂时用发光二极管指示开锁状态，绿灯亮，表示开锁，否则灯不亮。 报警控制电路的设计 由于市场上蜂鸣器种类很多，并且价格便宜，使用简单，所以报警电路直接采用3.3V驱动的蜂鸣器来完成。当用户输入密码错误时，单片机P5.1脚输出高电平，蜂鸣器发声报警；当P5.1脚输出低电平时，蜂鸣器不发声。 指示电路的设计 采用市场上最常用的发光二极管