五金近些年来,随着经济的发展,人们对于安全意识的要求也逐渐变高,各种电子设计也向着微型化和智能化的方向发

　　展,单片机由于成本低廉,性能强大,成为各种电子设计开发研究的首选,传统的机械锁由于笨重、使用不方便,只能用

　　钥匙匹配等缺点,已经逐渐被人们提升的安全意识所少用,工作和生活中人们也迫切的需要一种功能多样、操作简

　　单、更加安全的智能密码锁来保护自己的财产安全,本次设计的密码锁具有成本低廉、密码控制容易操作等优点。

　　STC89C51单片机为本次设计的主要控制核心,矩阵键盘的作用是实现输入更改密码,对密码的修改和保存通过AT24C02

　　存储芯片来实现,,LCD显示器显示当前的状态,报警则通过蜂鸣器发声实现。还可以通过HC-05蓝牙模块与手机连接进

　　怎样发明安全方便可靠的各种防盗锁,这是一直被关注的话题,也是人们急切解决的事情[1],人们用锁来保护自

　　己的财产和重要物品安全的需求,并且这种需求和重要性也越来越大。同时人们要求逐渐变高,既要可靠安全的防盗

　　锁,又要简单实用,这也是锁这种工具发展的终极要求。近现始,集成电路的出现,各种电子器件设计的蓬勃发展,

　　使这种具体的需求成为可能。刚开始使用集成电路制作的密码锁比较累赘,组成的模块比较多,造成电子密码锁累赘

　　难用样式少,性能差且无法做到更多功能,安全性大打折扣[2],但是随着芯片的逐渐发展,尤其是单片机这种集成电路

　　的芯片,具有重量轻、体积小、易于上手控制性价比高及运算速度快等特点[3],人们会更青睐使用单片机和附加的器

　　件来完成各种控制功能,这些随着科技的进步价格和性能都变得更加实用方便。一方面是人们对于安全意识的提升,

　　一方面是出现了各种价格低廉功能强大的各种电子设计,于是人们开始使用一种不同于传统机械锁带有笨重有安全隐

　　日常使用的机械锁由于构造特点,具有可复制的隐患,并且被盗用的风险极大[4],钥匙与锁相辅相成缺一不可,钥

　　匙丢失的直接后果就是整体更换,十分麻烦,卡式密码锁也存在同样缺点,磁卡一旦丢失,还有安全隐患,而安全性更高

　　的指纹锁面容锁功能强大,有指纹或者面容这种特殊的专属识别方式,此类密码锁置于公共场所容易被损坏[5],很难

　　大规模推广使用的直接原因就在于其自身成本较高,而按键式的密码锁就不用过多考虑成本推广,换言之就是性价比

　　高,更加实用,加上近年来新冠肺炎疫情的流行,人们更加倾向于这种非直接接触式的操作,所以本设计加上手机蓝牙

　　遥控的功能,避免了同一键盘的多次触摸使用,可以减少病毒的传播,手机随身携带,也替代了传统遥控器的开锁方式,

　　早在千年以前远古时期,因为由于保管物品的需要,人类就诞生了类似锁具结构的工具,随着人类的发展和生产力

　　的不断进步,尤其是冶金行业的发展,诞生了由金属构成的机械锁,这种机械锁因为较低的造价和高的性价比成为人类

　　在生产生活中不可或缺的一部分,随着人类在生产生活中更加旺盛的需求,机械锁也开始逐渐发展,诞生了强度硬度更

　　好、锁芯更加精良精密的机械锁。但是随着现代工业现代科学技术的发展,人们也不仅仅满足于普通机械锁的安全需

　　求,机械锁的缺点的逐渐被人们发现,例如金属钥匙的丢失会让任何一个持有钥匙的人开锁,因为机械锁需要钥匙和锁

　　芯的配合才可以工作,锁芯结构的固定和在大的需求量面前,总会有锁芯结构相似甚至相同的锁具进而让一把钥匙打

　　开多个机械锁,安全性大大降低。综上所述,日益严格的需求和现代科技的发展催生出了电子密码锁,早在上个世纪就

　　开始研究各式各样的电子密码锁,下面介绍几种常见的电子密码锁:卡式电子密码锁,常用于门禁系统,这种识别方式

　　具有易学易懂,快速识别,低成本大范围使用等优势[6]，遥控式电子密码锁,通过遥控器来传输信息,简单实用,不过

　　不方便使用。具有生物特征的电子密码锁,生物特征的防盗密码锁是采用特定的特征信息来开锁,例如指纹、声

　　音、人脸、虹膜等。指纹密码锁由于指纹的复杂程度足以提供用于鉴定的足够特征而被人喜爱[7]。在如今的智能时

　　代,声控已经成为人机交互的新模式[8],逐渐为人们所接受。人脸识别的原理是通过识别面部的主要器官信息来识别

　　人脸,具有自然性、自主性和不需要直接接触等特点[9],也逐渐用于密码锁识别系统之中。不断发展的虹膜识别技术

　　成为生物特征识别中的重要组成[10],逐渐应用于密码识别。以上几种作为密码锁的识别方式安全性更好,隐蔽性更

　　强,不过一般价格更高,不方便大规模推广。实用性和性价比是键盘式密码锁被大量应用的主要原因，便于操控价格

　　蓝牙技术作为一种无线通信新技术,。距今已发展二十余年,蓝牙技术已经成为很多无线遥控技术的首选方案,蓝

　　牙是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术,可以实现各类设备之间的短距离数据交换[11],其有以下几

　　个特点:适用设备多,通过无线连接设备实现通信传输[12],稳定的性能让用户安全使用,通用的工作频段让用户无障

　　碍的使用,保证传播质量效率的同时还具有传播安全性[13]，牙技术已经在很多领域得到了应用,例如在汽车领域的

　　通信、娱乐和远程状况检测,在工业生产中的监控检测,医疗领域的监护和数据输送等都得到了大规模的应用[14]。

　　最近几年也兴起了由手机蓝牙、电脑终端控制的智能家居系统[15]。可以说,蓝牙技术的应用也开始向着人性化、智

　　能化的方向发展,以便于来满足人们对生活质量的要求[16]。本设计选用HC05蓝牙模块实现单片机和手机端的连接,

　　利用蓝牙的无线传播来实施手机端对密码锁的控制,HC05蓝牙模块具有简单实用、功耗低、便于调试等特点,是单片

　　现在市场上应用最广泛的还是键盘的电子密码锁,这是由性价比和市场接受程度决定的,本设计可以应用于一些

　　需要保密的设备,例如各种保险箱、需要保存文件开锁的柜子(办公室、宿舍、家庭、酒店等场合),还有各种商场超

　　市用于存放个人物品的保险柜等等,这种键盘式密码锁,由个人设定的密码具有独特的隐蔽安全性,简单好记,只需要

　　记住密码就可以开锁。当然单一的密码隐蔽性较低,密码泄露的重要原因之一就在于同一密码长期使用,所以任意设

　　定密码这个功能就可以让用户根据自己的需求和生活习惯来多次设定密码,超过多次的错误密码输入还能触发报警电

　　路并锁定键盘,大大提高了安全性,避免了多次试图输入密码开锁而让别人不知道,限制试探密码的行为。同时还可以

　　用手机连接蓝牙进行输入密码更改密码的操作,将手机作为开锁的实体遥控器,这样更有保障更具有方便性实用性,智

　　能手机人人都有,只需要打开蓝牙连接上密码锁的蓝牙模块,就可以在手机上进行操作,这样增加的隐蔽性和安全性,

　　也避免通过按动实体按键泄露密码。当然,未来电子密码锁的发展肯定不能以单一的信息要素作为识别的媒介,组合

　　使用电子信息是电子密码锁今后发展的趋势[17]。就目前来看,密码锁的功能主要就在于两方面,一是保管,二是授予

　　用户开锁的功能,再加上一些辅助功能来构成一个合格的密码锁。同时还要配合实体机械锁来实现具体的开锁闭锁的

　　功能,电子电路防止密码操作上的防盗,精良的实体锁来防护外力上的暴力操作,抵挡暴力的破坏行为,让电子锁实现

　　软件上和硬件上的双重防护。实体部分防盗的重要部分在于有坚固的外壳、依靠电磁闭锁开锁的电磁部件、可以伸

　　缩的锁栓等闭锁的部分,闭锁的部件还要能承受一定的外力(例如冲击力)、有足够的机械强度来抵抗暴力拆锁。报警

　　是提高电子密码锁防护能力的必然需求,仅仅能抵抗试探密码的行为和对锁具暴击破坏还是不够的,在一些需要锁具

　　来保护安全的场合,例如企业、学校、工厂、银行等存放重要文件的地方,又或者是大型商场存放个人物品的柜子,配

　　合监控和有人值守的情况下,报警功能可以做到快速防止盗窃行为。在如今的互联网时代,联网报警这是一个基本的

　　发展方向,当一些破坏偷盗行为还没有被发现的时候,就通过互联网实现报警,电子锁并不是孤立的仅仅实现输入密码

　　开锁、触发警报功能的器件,通过互联互传,配合互联网等可以实现更多的功能,这也是未来的发展趋势。未来可以实

　　现真正的无人看守,将来通过技术的发展,可以大规模的推广更高质量、安全性更好的密码锁,配合更成熟的万物互

　　此次设计分为以下四个方面：首先了解课题的背景意义、发展应用和发展趋势，这些通过查阅资料完成；其次

　　确定设计方案，如设计要求和核心控制方法的的选定；接着对各个硬件部分电路进行设计，确定各个部分的构成和

　　(2)在lcd的屏幕上能够显示出相应的选项,例如当中密码正确或者是错误时可以将0PEN和ERROR显出给使用者查

　　设计的功能可以实现警报、报警功能,一旦当使用人的密码输入不正确的时候,电子锁就会自行的触发警报功

　　此设计应用的是单片机STC89C51,为此核心。密码锁能够实现输入密码等功能是同单片机的控制功能有着

　　直接的关系存在。这全都都是需要依赖于单片机自身的基础性编程功能以及其内部构造上的优势,如多项的连接端

　　口。在其控制元件上的外围拓展功能的电路,与其键盘进行连接,让密码的输入以及更换等功能都可以实现,与

　　LCD1602显示器进行连接,让其屏幕实现对密码、功能键的显示作用进行实现,同报警的蜂鸣器进行连接,让警报功能

　　本次设计主要是以STC89C51单片机为主要的,存储芯片采用了AT24C02、键盘、显示屏以及蓝牙等部分构

　　成。使用者可以通过矩形键盘或者是蓝牙功能对电子锁进行密码输入操作,当密码输入进去之后,单片机可以自行的

　　本设计的硬件部分主要是由键盘、电源、密码存储等部分一同构成,软件是由主程序、密码更改程序等组成。

　　STC89C51单片机是一款低功耗高性能的单片机,具有低功耗、高性能、非易失性及闪存等特性[18],配合灵活的

　　要想让单片机一直都处于可以运转的阶段,那就需要时钟、复位等构成其最小系统。时钟和复位电路可以保障单

　　片机的正常运转,这需要通过其核心控制部分来完成,以此能够让其系统的A/D以及储存器得到拓展,并让其系统可以

　　本次设计所采用的单片机内部拥有两种储存器分别是ROM/EPROM,在单片机外围对应管脚连接复位和时钟电路就

　　石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器,在单片机中为其提供时钟频率。此次设计的是内部时钟方式

　　主要就是其单片机经常会应用到的时钟信号,并且其内部还会将震荡电路存储进行去,因此只要在其核心

　　STC89C51单片机的XTAL1(18)和XTAL2(19)引脚将晶振连接上,就能够让其整个系统形成自激振荡器并且在必要的时候

　　有时钟的脉冲信号显示出来,C1、C2存在的目的主要就是为了保证其整个系统在运作的时候是频率稳定,并且可以快

　　将STC89C51单片机上的RST引脚接入高电平,保证是2个机器周期,才可以让其执行复位操作。为了操作方便稳定

　　本设计应用的是按键手动复位，如果要实现复位,将VCC和RST引脚相连，需要让RST引脚为高电平，这是通过让电容

　　AT24C02是一款的低功耗CMOS型存储芯片,性价比高,内含256×8位存储空间,此次设计采用AT24C02存储芯片作为

　　图中AT24C02的1、2、3、4、7脚都接地,其中前三脚是用来确定芯片硬件地址，是地址线管脚连接，前者负责串行数据的输入输出，后者为串行时钟输入线。两个管脚都

　　1602型LCD显示模块的优点显而易见,它的占用地方小、消耗电量低,针对于电子锁的设计十分的合适,且有多种多样

　　如图所示,LCD显示模块的1脚接地,2脚接VCC。4、5、6脚分别与单片机的P2.5、P2.6、P2.7管脚连接。7~14脚分

　　别与单片机的P0.0~P0.7管脚连接。光敏电阻可以感受外界光线变化,使LCD显示模块的背光随着环境光线的变化而变

　　当需要输入密码时,显示器上都会显示*,密码个数与*的个数位置相对应。当密码输入完毕之后,只需要确定按

　　钮,就能够完成整个开锁过程。如果密码输入正确无误的话,其显示屏上就会显示OPEN,控制芯片当中的P3.6引角会

　　输出低电平,让Q1导通,使锁打开,如果密码有偏差,有ERROR被显示出来,P3.6管脚输出高电平,锁不能打开。通过显

　　独立按键式键盘不符合此次设计的实用要求。将按键排列成矩阵形式的按键可以减少占用I/O 口[20],行线和列

　　线汇聚的交点上就是按键的位置,密码锁的密码由键盘输入完成。本设计中使用的这个4*4键盘有两方面的功能,一方

　　密码开锁:通电后输入密码按确认键,密码正确则开锁,当输入密码错误长达三次将会锁定键盘,如果想继续执行

　　修改密码:在开锁状态下(确保此时是已经输入正确密码开锁的状态),再次输入正确的密码并按下#确认键,此时

　　听到两声提示,将新的六位密码输入并按 D 键,这时LCD显示屏会显示inputagain,再输入一次新的密码，按 D键 ,这

　　时会有提示音, LCD显示屏会显示ResetPasswordOK,这样代表密码成功重新更改,新密码存储到存储芯片内。如果以

　　报警模块由蜂鸣器和其外围电路组成,蜂鸣器是一种发声器件，一般都会被使用在各种需要发声报警的器件上。

　　当按下按键的时候,每按下一次按键蜂鸣器就会发出一声叮声。当需要报警的时候,三极管Q3是开关,与单片机

　　的P2.1管脚相连,发声报警的前提是三极管饱和导通，这是由于错误密码导致单片机P2.1管脚输出的低电平而造成

　　开锁步骤如下:通电开机之后,按动按键输入密码并确认。单片机会判断密码正确与否,如果密码错误,则蜂鸣器

　　此次设计继电器控制部分通过PNP型三极管来驱动继电器,当其所输入的密码正确,继电器工作吸合，在这背后是

　　单片机P3.6管脚输出的低电平而造成 这里的继电器是起到了一个总开关作用,能够让驱动负载得以实现。3.7

　　3 GND 接地线 TXD 模块串口发送引脚，能够与单片机RXD引脚进行直接的连接，不需要在于其他的辅助器具进行联合。

　　5 RXD 模块串口接收引脚，能够单片机TXD引脚进行直接的连接，不需要在于其他的辅助器具进行联合

　　在本次设计中HC-05蓝牙模块作为从角色使用，作为手机与单片机之间通信的桥梁，在使用之前，要进入AT命令

　　模式，USB转TTL模块与蓝牙模块连接，按住模块上的按键，同时连接电脑USB通电，如果灯是慢闪则证明成功进入AT

　　命令模式，打开特定的测试软件，这时可以看到默认的默认波特率是38400，默认密码是1234，不需要特殊调试更改

　　在对其进行应用时,只需要将蓝牙模块插入即可,将自身手机的蓝牙模式启动,并且搜索周围的蓝牙设备,连接成

　　通过proteus软件绘制电路图,将Keil编好的程序录入进去,让仿真测试得到实现,结果如下。

　　本系统软件设计由主程序、开锁程序和更改密码程序组成。主程序则是包括了完成全部功能的先后顺序和操作

　　步骤，如更改密码前一定要输入正确密码开锁后才可进行操作。开锁程序包括整套开锁流程以及相对应的功能实

　　主程序包括开锁程序和更改密码程序，先输入正确密码进行开锁，失败则触发报警。开锁成功后，再次输入密

　　密码更改程序由开锁程序做为基础，要连续两次输入相同的新密码才能更改成功，否则回失败，在设定时超过三次基于51单片机的蓝牙遥控密码锁