楊軍平

（江蘇中國(guó)科學(xué)院能源動(dòng)力研究中心，江蘇 連云港 222000）

本文提供的是一個(gè)利用STC89C52單片機(jī)配合使用C語(yǔ)言編程控制來(lái)完成相應(yīng)防盜功能的密碼鎖的研究方案。這種智能電子鎖的硬件電路設(shè)計(jì)具備了編制、更改6位明碼、多次輸入密碼失敗報(bào)警等功能，另外它具備了管理員后臺(tái)解鎖、輸入時(shí)長(zhǎng)報(bào)警和輸入次數(shù)過(guò)多鎖定鍵盤等防多次試探的功能，此外還增加了掉電存儲(chǔ)功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本低廉，功能實(shí)用。

1 基本原理

本論文提出的防盜密碼鎖實(shí)現(xiàn)方案是以STC89C52單片機(jī)為中心器件。而且輔助對(duì)應(yīng)相關(guān)外圍硬件電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)完成相關(guān)功能操縱動(dòng)作。例如實(shí)現(xiàn)明碼的編制和存儲(chǔ)、修改比對(duì)和驅(qū)動(dòng)液晶顯示、電流驅(qū)動(dòng)電磁繼電器的同時(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)控流經(jīng)它的相關(guān)電流值、傳感器得到報(bào)警信號(hào)可以即時(shí)接受并且數(shù)據(jù)可以即時(shí)傳送給單片機(jī)。當(dāng)STC89C52感應(yīng)到由鍵盤按入的數(shù)字密碼后，便通過(guò)已經(jīng)存儲(chǔ)在電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器中的密碼比對(duì)，因?yàn)檫@六位密碼能夠?qū)崿F(xiàn)299多萬(wàn)種組合以方便使用者按照自己的意愿更改，所以保密的程度非常好，而密碼的組合順序可以是持續(xù)布列或者非持續(xù)布列的，假設(shè)密碼輸入準(zhǔn)確，那么單片機(jī)就驅(qū)動(dòng)繼電器進(jìn)行打開操作；如果密碼輸入錯(cuò)誤，那么使用者可以第二次輸入密碼，密碼以能夠輸入三次為上限；但是連續(xù)按三回?cái)?shù)字都出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么STC89C52經(jīng)過(guò)通訊線路給蜂鳴器傳遞信號(hào)實(shí)現(xiàn)鳴響達(dá)到報(bào)警效果。

系統(tǒng)是將STC89C52與4×4矩陣鍵盤、掉電存儲(chǔ)芯片等外圍硬件通過(guò)信號(hào)線連接而成。我們通過(guò)矩陣鍵盤來(lái)按下密碼并利用按鍵或直接修改程序的方式完成密碼的設(shè)置或修改。通過(guò)液晶屏幕顯示出輸入的密碼和狀態(tài)，同時(shí)也可以按下唯一無(wú)定義的鍵來(lái)供用戶選擇是否讓密碼顯示實(shí)際數(shù)字還是顯示米字符。本設(shè)計(jì)利用仿真軟件成功仿真出密碼鎖的功能，如果需要的話，我們只需在現(xiàn)實(shí)生活應(yīng)用時(shí)把繼電器改裝為由電磁鐵控制的吸合線圈，或者直接利用繼電器常開常閉點(diǎn)來(lái)使電磁鐵吸合或松開線圈從而達(dá)到閉鎖或開鎖目的。STC89C52會(huì)自動(dòng)識(shí)別并存儲(chǔ)人們打開密碼鎖動(dòng)作時(shí)流經(jīng)繼電器的驅(qū)動(dòng)電流，把這個(gè)電流值當(dāng)作狀態(tài)信息傳遞到的STC89C52的CPU進(jìn)行分析，并且STC89C52會(huì)時(shí)時(shí)感應(yīng)到密碼識(shí)別程序的報(bào)警信息，這個(gè)識(shí)別程序是自身保持無(wú)窮輪回的，單片機(jī)把這個(gè)報(bào)警信號(hào)通過(guò)的P2.0端口傳遞到蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)的功能介紹

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是基于用STC89C52作為主機(jī)運(yùn)算器，外圍電路元器件包含AT24C02芯片、矩陣鍵盤、繼電器、開鎖LED燈、1602液晶和蜂鳴器等。其中選擇AT24C02實(shí)現(xiàn)密碼掉電存儲(chǔ)，繼電器模擬開鎖而且能夠外接電磁鎖，發(fā)光二極管為開鎖指示燈。（1）有報(bào)警、鎖定鍵盤功能，如果密碼輸入錯(cuò)誤3次，系統(tǒng)會(huì)鎖住鍵盤1分鐘并有蜂鳴器聲音報(bào)警提示，1分鐘后可以再次輸入密碼。（2）可以設(shè)置修改密碼（6位數(shù)的密碼）（0～9之間任意數(shù)字），修改密碼之前必須再次輸入原始密碼，關(guān)鍵的一步是輸入新密碼的時(shí)候要連續(xù)輸入兩次，當(dāng)只有按下確認(rèn)，并且兩次輸入完全一致時(shí)才可以改密完成，否則修改不成功，這主要是為了防止誤操作。（3）密碼支持掉電保存功能，應(yīng)用AT24C02芯片保存密碼，可以隨時(shí)修改密碼，密碼輸入過(guò)程中，可按清除鍵逐個(gè)刪除已輸入的數(shù)字。（4）在按下密碼狀態(tài)時(shí)，用戶可以自主選擇顯示或者隱藏已經(jīng)輸入的數(shù)字。這一步是通過(guò)按無(wú)定義鍵實(shí)現(xiàn)的。（5）有管理員密碼，即使忘記密碼也不怕，只要輸入管理員密碼就可以把密碼還原成初始密碼?？梢噪p重保護(hù)，萬(wàn)一管理員密碼忘記了，我們想辦法找回密碼，按下密碼還原鍵3秒后可以把密碼還原成初始密碼，要連接按下3秒才能還原，防止誤操作。本設(shè)計(jì)設(shè)置的用戶初始密碼為123456，管理員密碼為888888，如果要更改初始密碼或管理員密碼，我們可以更改對(duì)應(yīng)的C語(yǔ)言程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。值得一提的是液晶背光有可控功能，當(dāng)沒(méi)有按鍵按下30s后，液晶背光可以自動(dòng)關(guān)閉，再有按鍵按下就可以重新點(diǎn)亮背光，不管是白天還是晚上都可以節(jié)約電能，既節(jié)能又不影響操作。

2.2 系統(tǒng)的整體框圖

本系統(tǒng)研究方案采用STC89C52作為主控制器。按照理想中要實(shí)現(xiàn)的功能，簡(jiǎn)單分成了四個(gè)主要的功能單元：主控制器、鍵盤、24C02、LCD1602等。系統(tǒng)整體框圖如圖1。

圖1 系統(tǒng)框圖

2.3 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)

STC89C52作為主控制單元器件，它與外圍器件硬件連線設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 單片主控電路

3 軟件設(shè)計(jì)與整體電路

3.1 主程序流圖

如圖3是系統(tǒng)的主程序流程圖，密碼如果按入錯(cuò)誤會(huì)在LCD上出現(xiàn)error提示。當(dāng)成功輸入6位開鎖密碼時(shí)，才可以打開密碼鎖。

圖3 主程序流程圖

3.2 整體電路圖

密碼鎖系統(tǒng)利用仿真軟件protel對(duì)各功能單元做了硬件電路的設(shè)計(jì)，通過(guò)Keil軟件和Proteus，進(jìn)行程序編程和實(shí)物仿真。圖4為密碼鎖仿真電路。

圖4 電子密碼鎖仿真電路

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)是由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲(chǔ)部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分、開鎖部分組成，根據(jù)實(shí)際情況鍵盤輸入部分選擇4×4矩陣鍵盤。實(shí)際使用時(shí)只要將單片機(jī)的負(fù)載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可，當(dāng)然也可以用繼電器的常開觸點(diǎn)去控制電磁鐵吸合線圈，單片機(jī)將每次開鎖操作和此時(shí)電磁執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電流值作為狀態(tài)信息發(fā)送給單片機(jī)的芯片處理，同時(shí)將接收來(lái)自無(wú)限循環(huán)的密碼識(shí)別程序的報(bào)警信息也發(fā)送給智能報(bào)警器，從而使整個(gè)密碼鎖正常運(yùn)行。