趙淑萍 張艷玲 / 山東協(xié)和學(xué)院

基于單片機(jī)的智能電子密碼鎖的設(shè)計(jì)

趙淑萍 張艷玲 / 山東協(xié)和學(xué)院

目前使用的智能電子密碼鎖大部分都來自于單片機(jī)技術(shù)，而且主要都是以AT89C52單片機(jī)為主控器件，此次論文的設(shè)計(jì)系統(tǒng)為AT89C52的單片機(jī)為系統(tǒng)，由4＊4矩陣鍵盤和報(bào)警系統(tǒng)、LCD1602顯示屏等組成，具有的功能是對(duì)密碼的設(shè)定、修改、密碼輸入錯(cuò)誤超過3次的時(shí)候就報(bào)警并且鎖定這個(gè)電子密碼鎖并且密碼可以持有者自己修改設(shè)定等功能，經(jīng)過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表明該電子密碼鎖的設(shè)計(jì)安全、智能、實(shí)用、成本低，符合現(xiàn)在人們生活的需要[1]。智能電子密碼鎖除了上述的基本功能外，按照個(gè)人實(shí)際情況，可稍作改動(dòng)，添加遙控器等。

AT89C52；LCD1602顯示屏；電子密碼鎖；4＊4矩陣鍵盤

1.設(shè)計(jì)方案的設(shè)定

1.1 智能電子密碼鎖的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)的要求

1.1.1 智能電子密碼鎖的特點(diǎn)。

（1）電子密碼鎖需要有好的保密性，隨機(jī)開鎖成功的可能性幾乎為零。

（2）密碼必須可以變動(dòng)，使用者能夠隨時(shí)根據(jù)自己的意愿改動(dòng)密碼，為了防止密碼被盜用，而且也可以防止用戶的變換而使得電子密碼鎖的保密性下降。

（3）當(dāng)密碼多次輸入錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)因?yàn)橛忻艽a輸入保護(hù)而自動(dòng)報(bào)警。

（4）使用起來必須靈活，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)。

1.1.2 智能電子密碼鎖設(shè)計(jì)的要求。

（1）為防止密碼的泄露，在輸入密碼時(shí)，屏幕上顯示的將是*符號(hào)。

（2）當(dāng)開始輸入密碼時(shí)，LCD屏幕上顯示INPUT PASSWORD。若密碼輸入正確，在屏幕上將會(huì)顯示 OK，密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示ERROR。

（3）此設(shè)計(jì)的智能電子密碼鎖帶有報(bào)警功能，當(dāng)輸入錯(cuò)誤密碼時(shí)LED燈則閃亮，并伴有蜂鳴器聲響起。

（4）錯(cuò)誤密碼限制為3次，當(dāng)三次輸入錯(cuò)誤密碼時(shí)，則此密碼鎖將鎖定。解鎖密碼是由用戶自行設(shè)置和修改，修改密碼時(shí)需要正確輸入原密碼，并且新密碼需要二次確認(rèn)方可成功修改。

1.2 總體設(shè)計(jì)方案的選定

為了能利用單片機(jī)的各種優(yōu)點(diǎn)，所以本次將選用AT89C52單片機(jī)作為這次設(shè)計(jì)的核心元件。原理圖如下圖1所示。

圖1 單片機(jī)控制密碼鎖原理圖

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 硬件電路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是分配單片機(jī)硬件資源：

P0.0～P0.7用于在LCD液晶顯示。

P2.6、P2.7控制蜂鳴器和報(bào)警燈。

P2.0的控制開鎖電路。

P1.0～P1.7用于控制鍵盤的電路。

P3.3～P3.5用于控制LCD顯示模塊的控制端口。

2.1.1 芯片擦除。

通過控制信號(hào)可以組合PERO陣列和三個(gè)電擦除，并且還能夠使得管腳處于10ms的低電平。在任何有字節(jié)存儲(chǔ)被重復(fù)編程時(shí)，芯片擦出必須執(zhí)行。

2.1.2 開鎖機(jī)構(gòu)。

為了打開密碼鎖，使用者通過屏幕在鍵盤上輸入密碼。當(dāng)密碼正確時(shí)，單片機(jī)從屏幕上得到信息并且發(fā)送開門信息開鎖驅(qū)動(dòng)接收到信息之后開時(shí)工作，使得密碼鎖能夠打開。

2.1.3 鍵盤的設(shè)計(jì)。

此次電子密碼鎖的鍵盤采用的是矩陣鍵盤，為了操作不紊亂，所以鍵盤的設(shè)計(jì)是每一條水平豎直的線的交點(diǎn)都不相通。

4*4矩陣鍵盤的工作原理如下：

為了減少I/O接口被大量占用，所以在鍵盤按鍵比較多的時(shí)候，鍵盤一般采用矩陣排列，4*4=16個(gè)按鍵通過一個(gè)端口就可以控制，因此，在鍵盤按鍵數(shù)量較多的時(shí)候，采用矩陣鍵盤還是比較合理的。

2.1.4 顯示電路設(shè)計(jì)。

本次設(shè)計(jì)的顯示電路采用的是字符型液晶屏，顯示是由單片機(jī)的p0口控制，而LCD顯示屏的控制端口由p3.3～p3.5控制。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中的AT89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)程序是靠C語(yǔ)言來編譯的，所以需要一個(gè)C語(yǔ)言編譯器來執(zhí)行，因?yàn)镵eil能夠支持AT89C52的單片機(jī)，所以可采用Keil編譯器來進(jìn)行編寫程序。

3.1 主程序模塊

主程序主要功能是完成系統(tǒng)的初始化、設(shè)置中斷向量、檢查有無鍵盤按鍵按下、以及調(diào)用顯示等等。

3.2 鍵盤掃描及識(shí)別子程序

4*4鍵盤采用的查詢方式，主要是放在主程序中，當(dāng)沒有按下按鍵時(shí)，單片機(jī)開始循環(huán)主程序，但是當(dāng)有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)便開始轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束后再返回。其程序流程如下圖2所示：

圖2 鍵盤掃描程序流程圖

3.3 系統(tǒng)模塊密碼設(shè)置子程序

設(shè)計(jì)主要是通過分模塊進(jìn)行的，因此子程序便成為了系統(tǒng)整體軟件的組成部分，子程序不但能使程序化整為零，使其由復(fù)雜變?yōu)楹?jiǎn)單，而且也方便讀者閱讀，修改等。由于每個(gè)模塊都有屬于它自己的子程序，而且主要都是用LCD顯示屏顯示數(shù)據(jù)，所以必須要要用到顯示子程序，由于設(shè)計(jì)中用的是矩陣鍵盤，所以就要用到鍵盤掃描子程序。如下圖3為密碼修改子程序流程圖[2]

圖3 鍵盤掃描程序流程圖

[1]房小翠,王金鳳.單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1999,6:10-11.

[2]趙益丹,徐曉林,周振峰.電子密碼鎖的系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)程序及流程圖[N].嘉興學(xué)院學(xué)報(bào),2003,15:12-13.