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        智能單車密碼鎖設(shè)計(jì)

        2022-01-28 06:34:18徐云平
        電子制作 2022年1期
        關(guān)鍵詞:單片機(jī)智能設(shè)計(jì)

        徐云平

        (福建無(wú)線電設(shè)備有限公司,福建三明,365001)

        0 引言

        隨著科技的飛速發(fā)展,人們的生活質(zhì)量有著很大的提高,不同時(shí)代對(duì)生活要求不同,越來(lái)越多的人們不拘于傳統(tǒng)式單車,以傳統(tǒng)式單車為基礎(chǔ)經(jīng)過(guò)改進(jìn)更能滿足人們對(duì)單車更高的要求[1]。人人都想擁有一輛特制的智能單車,而單車的核心部件之一就是智能密碼鎖,充當(dāng)著單車的管家,是人們生活不可缺少的產(chǎn)品,它讓單車的使用更加便捷,保持個(gè)人使用安全性,同時(shí)它又是擁有單車者不可或缺的必備品,使得人們生活環(huán)境越發(fā)舒適和安全[2]。傳統(tǒng)單車使用機(jī)械鎖,使用不便,安全性不高,為了滿足個(gè)人使用舒適度和安全性。本文以單片機(jī)STC89C52 作為系統(tǒng)的核心處器,設(shè)計(jì)了一款使用穩(wěn)定、安全、成本低等特點(diǎn)的智能單車密碼鎖系統(tǒng)。解決了傳統(tǒng)單車機(jī)械鎖使用不便等問(wèn)題,在此基礎(chǔ)之上也可以增加藍(lán)牙開(kāi)鎖、音樂(lè)播放器等功能,使得單車應(yīng)用智能化,進(jìn)一步滿足人們的享受需要,提高了人們的生活質(zhì)量和效率[5]。

        1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

        本設(shè)計(jì)以STC89C52 單片機(jī)為主要控制芯片,以及其他模塊組成完整的智能單車密碼鎖系統(tǒng),包括中央控制部分,輸入部分和輸出部分。中央控制部分使用STC89C52單片機(jī),其主要功能是獲取數(shù)據(jù)的輸入部分,經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理后,控制輸出部分。輸入由三部分組成,第一部分是陣列鍵盤。按鍵的主要功能是報(bào)警,鎖車,重置密碼,確認(rèn)和取消。另外,從1~6 有6 個(gè)數(shù)字。第二部分是電源電路,它為整個(gè)系統(tǒng)供電。第三部分是存儲(chǔ)單元,它使用AT24C02 芯片來(lái)存儲(chǔ)按鍵輸入的信息。輸出包括四個(gè)部分:第一部分是LCD1602 顯示模塊,可以顯示車鎖狀態(tài),警報(bào)狀態(tài),輸入密碼顯示,密碼重置時(shí)顯示等。第二部分是電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元的四相步進(jìn)電機(jī),模擬車鎖關(guān)閉;第三部分是LED 指示燈,當(dāng)車鎖打開(kāi)時(shí),LED 指示燈點(diǎn)亮;第四部分是蜂鳴器,當(dāng)鍵盤關(guān)閉時(shí),警報(bào)器會(huì)發(fā)出蜂鳴聲。圖1 為智能單車密碼鎖總體框圖。

        圖1 系統(tǒng)總體框圖

        2 硬件設(shè)計(jì)

        為實(shí)現(xiàn)方便快捷的智能單車密碼鎖系統(tǒng),本系統(tǒng)硬件電路以STC89C52 為核心、由電源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路等模塊組成[7]。

        ■2.1 電源電路設(shè)計(jì)

        單車密碼鎖電源采用5V 直流供電。電源電路如圖2 所示,5V 開(kāi)關(guān)電源在輸入時(shí)通常會(huì)伴有噪聲,因此添加一個(gè)10μF 的電容進(jìn)行濾波。保證輸出工作電壓的穩(wěn)定性[8]。

        圖2 供電電源電路

        ■2.2 掉電存儲(chǔ)電路

        AT24C02 是2KB 字節(jié)電可擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。使用兩行串行通信系統(tǒng)總線和單片機(jī)進(jìn)行通信。工作電壓最低可達(dá)到2.5V,額定電流為1mA,且靜態(tài)數(shù)據(jù)電流量較大。關(guān)閉電源后,集成IC 中的材料可以在斷電的情況下存儲(chǔ)40 年以上,并且選擇8 引腳DIP 封裝以便于使用。電源電路如圖3 所示。

        圖3 掉電存儲(chǔ)電路

        ■2.3 顯示電路

        為了更好的提高密碼的安全性,該程序的設(shè)計(jì)顯示使用LCD1602 作為顯示屏。僅在按下鍵盤上的功能鍵之后,顯示器才處于開(kāi)啟狀態(tài)。同樣,只有在按功能鍵關(guān)閉后,顯示屏才會(huì)關(guān)閉。否則,顯示將從頭到尾將保持其原始狀態(tài)。如果需要密碼才能解鎖,請(qǐng)按鍵盤上的打開(kāi)功能鍵,然后使用鍵盤上的數(shù)字鍵0~9 輸入密碼。每次按住數(shù)字鍵,顯示屏上將顯示*,輸入中的位數(shù)將表示*的總數(shù)。輸入密碼后,按清除按鈕。如果輸入的帳戶密碼合適,則微處理器將在P2.3 引腳上輸出低電平數(shù)據(jù)信號(hào),以使晶體管Q2 導(dǎo)通,電磁線圈閉合,并且智能代碼鎖定(啟用),帳戶密碼不正確,P2.3 的輸出為高電平,無(wú)法打開(kāi)智能密碼。它指示引腳插座如圖4 所示。

        圖4 顯示電路

        ■2.4 報(bào)警電路

        警報(bào)部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置和外圍電路組成。開(kāi)機(jī)后不會(huì)發(fā)出聲音。按下功能鍵時(shí),每次按下都會(huì)發(fā)出“叮”聲。輸入正確的登錄密碼后,立即打開(kāi)門。如果未正確輸入登錄密碼,則單片機(jī)設(shè)計(jì)的P2.1 引腳為低電平,三極管Q1 引導(dǎo)聲喇叭發(fā)出噪聲報(bào)警。如圖5 所示。

        圖5 報(bào)警電路

        ■2.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

        采用ULN2003 芯片用于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中。圖6 為ULN2003 的電路原理圖。

        圖6 ULN2003 電路

        3 系統(tǒng)測(cè)試

        ■3.1 系統(tǒng)功能測(cè)試

        對(duì)密碼鎖進(jìn)行調(diào)試,檢驗(yàn)密碼鎖實(shí)現(xiàn)的功能是否達(dá)標(biāo),檢查各個(gè)硬件電路,各種軟件設(shè)計(jì)以及軟件和硬件設(shè)計(jì)是否存在沖突,使得設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)更具有現(xiàn)實(shí)性。

        ■3.2 輸入密碼測(cè)試

        接入電源,測(cè)試一切正常后,此時(shí)顯示輸入密碼。輸入的密碼在顯示屏中為隱藏狀態(tài)即顯示“*”,如圖7 所示。密碼輸入完成后按下按鍵中的確認(rèn)鍵“#”鍵,鎖打開(kāi),如圖8 所示。

        圖7 輸入密碼測(cè)試圖

        圖8 開(kāi)鎖測(cè)試圖

        ■3.3 修改密碼測(cè)試

        如圖 9 所示,若要修改密碼,需要先按下“D”鍵輸入管理員密碼,管理員密碼為123456。然后再輸入兩次新密碼,如圖10 所示。最后,按下“#”鍵顯示新密碼設(shè)置成功,如圖11 所示。

        圖9 繼電器閉合測(cè)試圖

        圖10 輸入新密碼實(shí)物測(cè)試圖

        圖11 新密碼設(shè)置成功測(cè)試圖

        當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí),顯示屏顯示密碼錯(cuò)誤。若輸入的密碼連續(xù)錯(cuò)誤三次,則密碼鎖定三分鐘,此時(shí)按下任意的按鍵蜂鳴器會(huì)當(dāng)作按鍵音響一次來(lái)提示密碼鎖正處于鎖定狀態(tài)。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        本文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)用于智能單車的密碼鎖,以解決個(gè)人單車的安全防御問(wèn)題,主要以STC89C52 單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)外圍控制電路,主要包括單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),硬件電路具體包括電源電路,顯示電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、矩陣鍵盤,LED 指示和報(bào)警電路。系統(tǒng)軟件包括主程序流程設(shè)計(jì)、按鍵函數(shù)流程設(shè)計(jì)、確認(rèn)函數(shù)流程設(shè)計(jì)、重置密碼函數(shù)流程設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件可以執(zhí)行基本的密碼鎖功能,例如解鎖,顯示密碼和更改密碼。除了上述基本的密碼鎖功能外,還具有斷電存儲(chǔ)功能。該系統(tǒng)軟件成本低廉,功能易用,應(yīng)用范圍廣,能夠高效地發(fā)揮單車安全防御的功能。

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