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

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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，實現了智能的電子密碼鎖電路系統。對硬件工作原理進行詳細的闡述，在軟件和硬件的結合下，經過實驗的測試和驗證，本系統具有軟硬件系統設計簡單、成本低、可靠性高、容易操作、開發簡單等特點。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的狀態。為了操作方面采用蜂鳴器發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的措施。

圖1　系統方框圖

2　系統硬件設計

2.1 主控單片機

本設計采用PIC16F877A單片機為主控芯片，它是一種集性能優良、功耗較低等諸多優點的8位CMOS工藝微控制器，內部具有可在系統編程的Flash。由于內部具有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。單片機系統中的鍵盤經常要考慮鍵盤抖動問題，通常采用延時的方法實現軟件去抖，經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發光二極管來表示電磁鎖。LED發光二極管點亮表示電磁鎖處于開鎖狀態。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發光二極管點亮表示處于開鎖狀態，否則LED不發光，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了電子密碼鎖的功能，可以完成密碼的設置、開鎖、狀態顯示、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］.電子工業出版社，2003.

作者簡介：

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

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。