智能指纹锁毕业论文

电子密码锁的设计研究开题报告

紧张而又充实的大学生活即将结束，大家都开始做毕业设计了，在做毕业设计之前要先写好开题报告，优秀的开题报告都具备一些什么特点呢？下面是我帮大家整理的电子密码锁的设计研究开题报告，欢迎大家分享。

一、 课题背景和意义

锁是一种保安措施，是人类为了保护自己私有财产而发明的一种用钥匙才能开启的装置。随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对锁的要求也越来越高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便。这就使得传统的锁防盗效果已经满足不了现代社会的防盗需要，而且还存在着随身带钥匙的不便。因此近几年，随着科学技术的不断发展，一种新型的电子密码锁应运而生。电子密码锁运用电子电路控制机械部分，使两者紧密结合，从而避免了因为机械部分被破坏而导致开锁功能失常的问题，而且密码输入错误是还有报警声，大大增加了电子密码锁的防盗功能。同时因为电子密码锁不需要携带钥匙，弥补了钥匙极易丢失和伪造的缺陷，方便了锁具的使用。传统的锁由于构造简单，所以被撬的事件屡见不鲜，电子密码锁由于具有保密性高、使用灵活性好、安全系数高等优点，受到了广大用户的青睐。

二、国内外研究现状

电子密码锁的种类繁多，例如数码锁、指纹锁、磁卡锁、IC卡锁、生物锁等，但较实用的还是按键式电子密码锁。20世纪xx年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，而且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显的进展。

目前，在西方发达国家，密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于只能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国密码锁整体水平尚处在国际xx年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不的努力，使电子密码锁在我国也能得到广发应用。

三、 设计论文主要内容

1、电子密码锁设计方案的分析与方案选择；

2、设计一典型结构的电子密码锁，分析其电路结构及控制程序；

3、选者合适的电器元件；

4、编写控制程序；

5、将程序输入PC机，并修改进行模拟运行；

四、 设计方案

查阅文献技术资料，分析电子密码锁结构、工作原理和技术要求。以单片机为主控芯片，结合外围电路，通过软件程序组成电子密码锁系统，能够实现：

1。 正确输入密码前提下，开锁提示；

2。 错误输入密码情况下，蜂鸣器报警；

3. 密码可以根据用户需要更改。

五、 工作进度安排

—

—

—

—

—

— 确定毕业设计课题，提交开题报告； 查阅相关论文，调研及收集相关资料； 方案设计、审查和确定，提交中期报告 编写控制程序 整理并撰写论文 完善论文，提交论文

六、 主要参考文献

[1] 石文轩，宋薇。基于单片机MCS—51的智能密码锁设计[M]。武汉工程职业技术学院学报，20xx，（01）;

[2] 祖龙起，刘仁杰。一种新型可编程密码锁[J]。大连轻工业学院学报，20xx，（01）;

[3] 叶启明，单片机制作的新型安全密码锁[J]。家庭电子，20xx，（10）;

[4] 李明喜，新型电子密码锁的设计[J]。机电产品开发与创新，20xx，（03）;

[5] 董继成，一种新型安全的单片机密码锁[J]。电子技术，20xx，（03）;

[6] 杨茂涛，一种电子密码锁的实现[J]。福建电脑，20xx，（08）;

[7] 瞿贵荣，实用电子密码锁[J]。家庭电子，20xx，（07）;

[8] 王千，实用电子电路大全[M]，电子工业出版社，20xx，p101;

[9] 何立民，单片机应用技术选编[M]，北京：北京航空大学出版社，19xx;

[10] ATmega，ATmega8L—8AC，20xx，（01）;

一、开题报告前的准备

毕业设计(论文)题目确定后，学生应尽快征求指导教师意见，讨论题意与整个毕业设计(论文)的工作计划，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个部分构成：

1.研究(或设计)的目的与意义。应说明此项研究(或设计)在生产实践上对某些技术进行改革带来的经济与社会效益。有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在可以在理论上做些探讨，说明其对科学发展的意义。

2.国内外同类研究(或同类设计)的概况综述。在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究(或设计)已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自己对一些问题的看法。

3.课题研究(或设计)的内容。要具体写出将在哪些方面开展研究，要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。

4.研究(或设计)方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究(或设计)方法，以避免蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业设计(论文)。

5.实施计划。要在研究提纲中按研究(或设计)内容落实具体时间与地点，有计划地进行工作。

二、开题报告

1.开题报告可在指导教师所在教研室或学院内举行，须适当请有关专家参加，指导教师必须参加。报告最迟在毕业(生产)实习前完成。

2.本表(页面：A4)在开题报告通过论证后填写，一式三份，本人、指导教师、所在学院(要原件)各一份。

三、注意事项

1.开题报告的撰写完成，意味着毕业设计(论文)工作已经开始，学生已对整个毕业设计(论文)工作有了周密的'思考，是完成毕业设计(论文)关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可包办代替。

2.无开题报告者不准申请答辩。

一、选题依据(拟开展研究项目的研究目的、意义)

随着人们生活水平和自身防范意识的提高，个人人身财产安全越来越受到重视，而锁就是主要的有效保障手段。但是机械锁发展到现在已有悠久的历史，人们对它的内部结构已经有了很透彻的研究，可以做到不使用钥匙而轻易打开锁，也由于金属材料在复杂多变的环境下会生锈，导致锁芯卡死、弹簧老化等问题。

在信息化高速发展的今天，锁也摆脱了以往的造型，向着科技化、信息化、智能化发展。自单片机面世以来，凭借着体积小、价格低、易于编程[2]，逐步成为越来越多的电子产品的核心控制组件[4]。在这种趋势下，电子密码锁也就应运而生，并经过多年的快速发展，整体上有遥控式电子锁、键盘式电子锁[11]、卡式电子锁、生物特征扫描电子锁这几种类型，电子密码锁以其可以自由更换密码、操作简单、安全性高[16]、自动报警、自动锁死、功耗低、外观个性、附加功能多种多样[3]等优点深受人们的喜爱，但由于电子密码锁的价格远高于普通机械锁，因此市场上的主流还是机械锁，所以我们需要不断的研究、改进电子锁，学习借鉴前人的程序编码【18】，使其更加智能化、廉价化，让电子密码锁得到普及，使人们的自身财产安全得到更好的保障。

二、文献综述内容(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献)

早在80年代，日本生产了最早的电子密码锁，随着经济复苏，电子行业得到快速发展，一些使用门电路设计的简单电路密码锁出现了。到了90年代，美国、意大利、德国、日本等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为电子密码锁提供了技术上的支持。我国于90年代初开始对密码锁进行初步的探索。到目前为止，在此领域已经有了相当程度的发展，能够生产各种高智能、高安全性的密码锁。遥控式电子防盗锁分为光遥控和无线电遥控，光遥控利用窄角度的光传输密码，传输信息量大、速度极快、无法再光路径上以仪器捕获信号试图复制，保密性极高，无线电遥控传输信息量大、速度快但是信号发散广容易被仪器捕获。卡式防盗锁，利用磁卡存储个人信息而且在特定场合能够一卡多用。生物特征防盗锁利用生物自带的唯一特征能够起到极高的防盗作用。但是这种高端电子锁只适用于政府机关、大型企业等少数部门，不适用于广大的人们群众的日常生活。普通群众日常使用的还是机械锁，所以需要设计一款功能实用、价格低廉、操作简单的电子密码锁。利用单片机【1】作为控制元件的电子密码锁能够使用C语言[7]和汇编语言简单的对其进行各种人性化的编程[6]，来控制单片机各引脚的高低电位[14]从而实现各元件的接通与关闭，通过整体的配合实现随意更改密码、防盗报警[9]、防暴力破解自锁、LED显示等功能，更加适应不同人群的需求。

参考文献：

[1]宁爱民应用AT89C2051单片机设计电子密码锁.淮海工学院学报.

[2]韩团军;基于单片机的电子密码锁设计[J];国外电子测量技术;2010年07期

[3]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计.现代电子技术.

[4]张洪润. 单片机应用技术教程[M].北京:清华大学出版社,1997

[5]李娜,刘雅举. Proteus在单片机仿真中的应用[J].现代电子技术,2007,(04)

[6]杨将新,李华军,刘到骏. 单片机程序设计及应用(从基础到实践)[M].北京:电子工业出版社,2006

[7]谭浩强. C++程序设计[M].北京:清华大学出版社,2004

[8]郑春来;韩团军;李鑫.编译软件Keil在单片机课程教学中的应用.高教论坛.

[9]周功明. 基于AT89C2051单片机的防盗自动报警电子密码锁系统的设计[J].绵阳师范学院学报,2007,(04)

[10]李全利. 单片机原理及接口技术[M].北京:高等教育出版社,2003

[11]瞿贵荣. 实用电子密码锁[J]. 家庭电子,2000,(07):34～73

[12]赵益丹,徐晓林,周振峰. 电子密码锁的系统原理、设计程序及流程图[J].嘉兴学院学报,2003,(15)

[13]李广弟,朱月秀,冷祖祁.单片机基础[M].(第三版) 北京:北京航空航天大学出版社,2007

[14]康华光,陈大钦,张林.电子技术基础(模拟部分)[M].(第五版) 北京:高等教育出版社,2006

[15]李伯成.基于MCS-51单片机的嵌入式系统的设计[M].北京:电子工业出版社,.

[16]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计[J].现代电子技术,2005,(13)

[17]蒋辉平 周国雄.基于PROTEUS的单片机系统设计与仿真实例[M].北京:机械工业出版社,.

三、研究方案(主要研究内容、目标，研究方法)

研究内容：

基于整个控制系统的研究设计情况，本设计主要进行如下方面的研究：用智能，集成且功能强大的单片机芯片[15]为控制中心，设计出一套按键式电子密码锁。

本设计主要做了如下几方面的工作：

1.确定密码锁系统的整体设计，包括密码的存储与更改、密码数字的显示、密码是否正确的LED灯提示，暴力破解的密码的蜂鸣器警报。

2.进行各模块的电路设计与连接、大体分配各个器件及模块的基本功能[13]要求。在P0口处接上拉电阻来保证LED屏幕的正常工作以给用户显示正确有效的提示信息，接入两个发光二极管(红、绿各一个)来提示用户的密码是否正确，接入一个蜂鸣器来提示用户密码错误以及在被暴力破解时的报警功能，接入一个4x4矩阵键盘来让用户输入密码，与LED屏幕、发光二极管、蜂鸣器一起起到人机交互的作用。

3.进行软件系统的设计，使用KEI采用C语言对系统进行编程，研究系统的判断逻辑，采用延时函数来有效实现键盘的防抖动功能，采用循环语句来实现键盘的实时监听，采用外接存储器保存密码，采用判断语句判断输入的密码是否正确以及输入错误密码的次数判断是否调用蜂鸣器和键盘响应，将各功能模块整合到一起形成一套高效、简练的系统。

研究目标：

设计一个基于单片机的电子密码锁电路，完成密码的存储与更改、密码数字的显示、密码是否正确的LED灯提示，暴力破解的密码的蜂鸣器警报的功能，完成proteus仿真。

研究方法：

通过文献资料、理论学习，使用KEIL和PROTEUS进行密码锁系统的模拟仿真，验证是否能够实现预期功能。

四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度)

20xx年12月—20xx年3月

进行大量论文相关材料阅读，撰写开题报告，开题。三月中旬完成开题报告;

20xx年3月—20xx年4月

20xx年四月中旬完成论文初稿，交给导师修改，对不足的地方进行改进，学院进行论文中期检查;

20xx年4月—20xx年5月

对论文不足之处再修改，五月中旬并完成论文，形成定稿;

20xx年5月—20xx年6月

对论文进行评阅，合格的论文进行资格检查，组织毕业论文答辩。

指纹锁属于智能锁的一种，相对安全性能还是非常不错的，推荐凯迪仕指纹锁，防盗性能很高

程序设计内容

（1）． 密码的设定，在此程序中密码是固定在程序存储器ROM中，假设预设的密码为“12345”共5位密码。

（2）． 密码的输入问题：  由于采用两个按键来完成密码的输入，那么其中一个按键为功能键，另一个按键为数字键。在输入过程中，首先输入密码的长度，接着根据密码的长度输入密码的位数，直到所有长度的密码都已经输入完毕；或者输入确认功能键之后，才能完成密码的输入过程。进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。

（3）．按键禁止功能：初始化时，是允许按键输入密码，当有按键按下并开始进入按键识别状态时，按键禁止功能被激活，但启动的状态在3次密码输入不正确的情况下发生的。

C语言源程序

#include unsigned char code ps[]={1,2,3,4,5};

unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,                               

0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};

unsigned char pslen=9; unsigned char templen;

unsigned char digit; unsigned char funcount;

unsigned char digitcount;

unsigned char psbuf[9];

bit cmpflag;

bit hibitflag;

bit errorflag;

bit rightflag;

unsigned int second3;

unsigned int aa;

unsigned int bb;

bit alarmflag;

bit exchangeflag;

unsigned int cc;

unsigned int dd;

bit okflag;

unsigned char oka;

unsigned char okb;

void main(void)

{  

unsigned char i,j;  

P2=dispcode[digitcount];  

TMOD=0x01;  

TH0=(65536-500)/256;  

TL0=(65536-500)%6;  

TR0=1;  

ET0=1;  

EA=1;  

while(1)   

  {      

if(cmpflag==0)        

{          

if(P3_6==0) //function key           

  {              

for(i=10;i>0;i--)              

for(j=248;j>0;j--);      

         if(P3_6==0)                

{                

   if(hibitflag==0)       

              {     

                  funcount++;  

                     if(funcount==pslen+2)

                        {  

                         funcount=0;

                          cmpflag=1;

                         }

                       P1=dispcode[funcount];

                    }

                    else

                      {

                         second3=0;

                      }  

                 while(P3_6==0);

                }

            }

          if(P3_7==0) //digit key

            {

              for(i=10;i>0;i--)

              for(j=248;j>0;j--);

              if(P3_7==0)

                {

                  if(hibitflag==0)

                    {

                      digitcount++; 

                  if(digitcount==10)

                        {

                          digitcount=0;

                        }

                      P2=dispcode[digitcount];

                      if(funcount==1)

                        {

                          pslen=digitcount;                          

templen=pslen;

                        }

                        else if(funcount>1)

                          {  

                           psbuf[funcount-2]=digitcount;

                          }

                    }

                    else

                      {

                        second3=0;

                      }

                  while(P3_7==0);

                }

            }

        }  

       else

          {

            cmpflag=0;

            for(i=0;i

              {  

               if(ps[i]!=psbuf[i])

                  {

                    hibitflag=1;

                    i=pslen;

                    errorflag=1;

                    rightflag=0;

                    cmpflag=0;

                    second3=0;

                    goto a;  

                 }

              }   

          cc=0;  

           errorflag=0;  

           rightflag=1;

            hibitflag=0;

a:   cmpflag=0;

          }

}

}

void t0(void)

interrupt 1 using 0 {   TH0=(65536-500)/256;  

TL0=(65536-500)%6;  

if((errorflag==1) && (rightflag==0))  

{

      bb++;

      if(bb==800)

        {

          bb=0;

          alarmflag=~alarmflag;

        }

      if(alarmflag==1)

        {

          P0_0=~P0_0;

        }

      aa++;

      if(aa==800)

        {

          aa=0;

          P0_1=~P0_1;

        }

      second3++;

      if(second3==6400)

        {

          second3=0;

          hibitflag=0;

          errorflag=0;

          rightflag=0;

          cmpflag=0;

          P0_1=1;  

         alarmflag=0;

          bb=0;  

         aa=0;  

       }

    }

  if((errorflag==0) && (rightflag==1))

    {

      P0_1=0;

      cc++;

      if(cc<1000)

        {

          okflag=1;

        }

        else if(cc<2000)

          {

            okflag=0;

          }

          else

            {

              errorflag=0;

              rightflag=0;

              hibitflag=0;

              cmpflag=0;

              P0_1=1;

              cc=0;  

             oka=0;

              okb=0;

              okflag=0;  

             P0_0=1;  

           }

      if(okflag==1)

        {  

         oka++;  

         if(oka==2)

            {

              oka=0;

              P0_0=~P0_0;

            }

        }

        else

          {

            okb++;

            if(okb==3)

              {

                okb=0;

                P0_0=~P0_0;

              }  

         }

    }

}

每个人的指纹都是独一无二的，但纽约大学及密歇根州立大学的研究人员发现，两枚指纹之间的局部特征普遍存在相似性，因此手机或其它设备上的那些基于指纹的安全系统，要比想象中的脆弱的多。

系统的漏洞在于，用于身份验证功能的指纹传感器并不会捕捉用户指纹的完整图形，相反，它扫描储存的只有指纹的部分区域，而且许多手机还允许用户在系统里录入多个手指的指纹。只要用户的指纹与系统里保存的区域指纹相匹配，手机就会解锁。据研究人员推测，不同人的指纹区域之间可能存在足够的相似性，足以用来制造出虚假的“超级指纹”，从而过手机的指纹传感器。

该研究的合著者，密歇根州立大学计算机科学与工程系教授Arun Ross表示，许多电子设备比如智能手机均开始将指纹传感器用于用户身份验证，但手机上的指纹传感器尺寸很小，扫描录入的只有一部分指纹。为了弥补这个不足，电子设备通常会在注册过程中，要求用户录入单个手指指纹的不同区域点，以确保其中至少有一个会在身份的识别过程中与获取到的指纹图像成功匹配。而正是这一点使得情况不妙。

“由于指纹传感器的尺寸变小，提高传感器的分辨率就显得十分必要，这样才能捕捉到额外的特征点，”Arun Ross说道，“如果不提高分辨率，那么将不可避免地损害到用户指纹的独特性。研究过程中的实证分析也证实了这一点。”

Ross表示，研究团队目前正致力于如何解决这个突出的漏洞。其中包括需要开发出有效的反电子欺技术；在用户注册时谨慎挑选指纹的数量和类型；提高小型传感器的分辨率以便于提取更多特征点；提高利用了节点与纹理的识别技术；以及设计更有效的综合方案，从而将用户的多个指纹区域结合起来。

纽约大学计算机科学和工程研究组组长Nasir Memon称，“超级指纹”有点类似于一个黑客，试图用1234这种通用密码来破解PIN码（手机SIM卡的个人识别码）。

Memon表示：“1234这个密码大约有40%的几率是正确的，据我们估计，这个正确率有点高。”

国家科学基金会资助研究人员对8200枚指纹进行分析试验。通过商业指纹验证软件，研究人员每批次抽取800枚指纹，结果显示平均有92枚具备成为“超级指纹”的潜在可能性。（他们将“超级指纹”设计为在随机抽取的每个批次中，至少能够匹配于其中4%的虚假指纹。）

相反地，在800份完整的试验样本中，研究人员只发现了一枚完整的可用作“超级指纹”的人造指纹。Memon表示，“这并不奇怪，匹配部分指纹的成功率要比匹配一整枚指纹的高得多，然而大部分设备用来匹配的都是部分指纹。

研究人员对取自真实指纹图像的“超级指纹”的特征进行分析，建立了一个算法用于创建合成“超级指纹”。实验表明，人造的合成指纹匹配的可能性更高，与某些真实的指纹相比反而更能过安全识别系统。而由真实指纹结合制成的“超级指纹”成功匹配了系统中26%-65%的用户指纹，其成功率取决于用户储存了多少指纹图像，并设定了每次最多尝试匹配5次的限制。

用户在手机里录入的指纹越多，安全系统就越脆弱。

研究人员强调他们的工作是在模拟环境下完成的，但需要注意的是，人造指纹技术的发展以及将电子指纹转移到实体的技术，可能导致攻击生物识别设备的可能性提高，这是一个很严重的问题。由于“超级指纹”的高匹配度，设计值得信赖的基于指纹识别的身份认证系统正面临挑战，亟需加强方案的设计，从而利用多种因素进行身份验证，以提高系统的安全性。研究人员认为，这项研究将会影响未来安全系统设计的方向。同时，Memon表示，目前使用密码解锁手机仍是安全的。

相关论文已发表在《IEEE信息鉴定和安全》期刊上。

蝌蚪五线谱编译自scienceblog，译者 狗格格，转载须授权

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作者：狗格格/编译