邵陽學院信息工程系 林 歡 許建明 陳炯明

?

基于單片機的電子密碼鎖設計

邵陽學院信息工程系 林 歡 許建明 陳炯明

【摘要】本文采用PIC16F877A單片機作為控制核心，實現(xiàn)了智能的電子密碼鎖電路系統(tǒng)。對硬件工作原理進行詳細的闡述，在軟件和硬件的結合下，經(jīng)過實驗的測試和驗證，本系統(tǒng)具有軟硬件系統(tǒng)設計簡單、成本低、可靠性高、容易操作、開發(fā)簡單等特點。在家庭、公司或重要場合的保險箱或檔案箱等產(chǎn)品進行研制具有廣泛的應用價值，因此電子密碼鎖具有重要的研究意義。

【關鍵詞】密碼鎖；單片機；LCD顯示

1　系統(tǒng)工作原理

本電子密碼鎖用4×4鍵盤作為輸入設備， 微控制器PIC16F877A作為主控制芯片，利用單片機程序來實現(xiàn)輸入密碼的正確與否進行判斷是否需要開鎖。采用ML016L型液晶顯示器來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)。為了操作方面采用蜂鳴器發(fā)聲提示作為鍵盤按鍵是否按下提醒，達到人性化的設計效果。密碼設置后保存在存儲器中，當輸入密碼正確開鎖電路自動進行鎖具開啟，如果輸入密碼不正確會提示報警音；當三次輸入都不正確，鍵盤就會被鎖死，不能再輸入密碼，這樣就能夠起到安全保護財產(chǎn)的措施。

圖1　系統(tǒng)方框圖

2　系統(tǒng)硬件設計

2.1 主控單片機

本設計采用PIC16F877A單片機為主控芯片，它是一種集性能優(yōu)良、功耗較低等諸多優(yōu)點的8位CMOS工藝微控制器，內(nèi)部具有可在系統(tǒng)編程的Flash。由于內(nèi)部具有CPU 和Flash部件，使得PIC16F877A微控制器能夠在各種智能控制系統(tǒng)或電路中得到廣泛的應用。

2.2鍵盤電路

在生活中，有很多具有密碼鎖的產(chǎn)品，一般設置密碼的按鍵比較少，所以安全性和保密性不是很高。而本設計的電子密碼鎖，為了提高密碼的復雜度及設置密碼的方便，采用了行列式鍵盤。單片機系統(tǒng)中的鍵盤經(jīng)常要考慮鍵盤抖動問題，通常采用延時的方法實現(xiàn)軟件去抖，經(jīng)兩次判斷鍵盤確實有按鍵按下才確定有按鍵按下。按鍵一旦被確認按下的話，下一步的任務就是要通過程序判斷確定是哪一個鍵被按下，判定按鍵按下常用的方法主要是：逐行掃描法、速度較快的線反轉法。本設計采用逐行掃描法，判定鍵盤中有沒有按鍵被按下，先是向鍵盤的行線輸出信號為全高電平，列線全部給低電平，無鍵按下時行線應該全為高電平。假設某一個鍵被按下，就會相應的一根行線被拉成低電位，這樣行線上就不是輸出全1。下一步就是判別鍵盤中哪個按鍵被按下，采用的方法是：按秩序一位一位給列信號送低電平，如果這列線對應的行線全部都為高電平，說明被按下的鍵不在這列中；如果不是全部高電平，說明這一列有一個鍵是被按下了，相應哪一行有低電平就是對應相交叉的那個按鍵按下，再通過程序計算鍵值就可以進行下一步工作。

2.3 開鎖電路

在實驗中采用LED發(fā)光二極管來表示電磁鎖。LED發(fā)光二極管點亮表示電磁鎖處于開鎖狀態(tài)。開鎖裝置用繼電器模擬，繼電器的驅動受到微控制器的控制，當鍵盤輸入密碼正確時繼電器動作，LED發(fā)光二極管點亮表示處于開鎖狀態(tài)，否則LED不發(fā)光，繼電器也不動作，表示密碼不正確，鎖沒有被打開。具體電路如圖2所示。

圖2　開鎖電路

3　程序設計

本系統(tǒng)包含主程序和子程序模塊兩部分。主程序模塊進行一些初始化，子程序主要完成顯示、鍵盤掃描、鍵值計算、開鎖、顯示等功能。電子密碼鎖實現(xiàn)的步驟是從LCD顯示器的提示“開始輸入密碼”開始，通過行列式鍵盤輸入密碼，按下密碼確認鍵，系統(tǒng)進行處理判斷密碼是否正確，并分析與作出是否開鎖的處理。

4　結束語

本設計是采用單片機控制器實現(xiàn)了電子密碼鎖的功能，可以完成密碼的設置、開鎖、狀態(tài)顯示、報警等功能，具有智能化控制，操作方便，成本低廉，具有較好的應用價值。

參考文獻

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機原理及應用［M］.上海：上海交通大學出版社，2013.

［2］郁有文，常健等.傳感器原理及工程應用（第三版）［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2009.

［3］沙占友，王彥朋，孟志永.單片機外圍電路設計［M］.電子工業(yè)出版社，2003.

作者簡介：

林歡（1994—），男，四川三臺人，大學本科，現(xiàn)就讀于邵陽學院信息工程系電子科學與技術專業(yè)。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術研究。