基于單片機的智能電子密碼鎖的設計

趙淑萍 張艷玲 / 山東協和學院

基于單片機的智能電子密碼鎖的設計

趙淑萍 張艷玲 / 山東協和學院

目前使用的智能電子密碼鎖大部分都來自于單片機技術，而且主要都是以AT89C52單片機為主控器件，此次論文的設計系統為AT89C52的單片機為系統，由4＊4矩陣鍵盤和報警系統、LCD1602顯示屏等組成，具有的功能是對密碼的設定、修改、密碼輸入錯誤超過3次的時候就報警并且鎖定這個電子密碼鎖并且密碼可以持有者自己修改設定等功能，經過設計實驗表明該電子密碼鎖的設計安全、智能、實用、成本低，符合現在人們生活的需要[1]。智能電子密碼鎖除了上述的基本功能外，按照個人實際情況，可稍作改動，添加遙控器等。

AT89C52；LCD1602顯示屏；電子密碼鎖；4＊4矩陣鍵盤

1.設計方案的設定

1.1 智能電子密碼鎖的特點和設計的要求

1.1.1 智能電子密碼鎖的特點。

（1）電子密碼鎖需要有好的保密性，隨機開鎖成功的可能性幾乎為零。

（2）密碼必須可以變動，使用者能夠隨時根據自己的意愿改動密碼，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）當密碼多次輸入錯誤時，系統因為有密碼輸入保護而自動報警。

（4）使用起來必須靈活，操作簡單，易學。

1.1.2 智能電子密碼鎖設計的要求。

（1）為防止密碼的泄露，在輸入密碼時，屏幕上顯示的將是*符號。

（2）當開始輸入密碼時，LCD屏幕上顯示INPUT PASSWORD。若密碼輸入正確，在屏幕上將會顯示 OK，密碼錯誤時顯示ERROR。

（3）此設計的智能電子密碼鎖帶有報警功能，當輸入錯誤密碼時LED燈則閃亮，并伴有蜂鳴器聲響起。

（4）錯誤密碼限制為3次，當三次輸入錯誤密碼時，則此密碼鎖將鎖定。解鎖密碼是由用戶自行設置和修改，修改密碼時需要正確輸入原密碼，并且新密碼需要二次確認方可成功修改。

1.2 總體設計方案的選定

為了能利用單片機的各種優點，所以本次將選用AT89C52單片機作為這次設計的核心元件。原理圖如下圖1所示。

圖1 單片機控制密碼鎖原理圖

2.系統硬件設計

2.1 硬件電路的設計

本設計是分配單片機硬件資源：

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。

通過控制信號可以組合PERO陣列和三個電擦除，并且還能夠使得管腳處于10ms的低電平。在任何有字節存儲被重復編程時，芯片擦出必須執行。

2.1.2 開鎖機構。

為了打開密碼鎖，使用者通過屏幕在鍵盤上輸入密碼。當密碼正確時，單片機從屏幕上得到信息并且發送開門信息開鎖驅動接收到信息之后開時工作，使得密碼鎖能夠打開。

2.1.3 鍵盤的設計。

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，所以鍵盤的設計是每一條水平豎直的線的交點都不相通。

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候，鍵盤一般采用矩陣排列，4*4=16個按鍵通過一個端口就可以控制，因此，在鍵盤按鍵數量較多的時候，采用矩陣鍵盤還是比較合理的。

2.1.4 顯示電路設計。

本次設計的顯示電路采用的是字符型液晶屏，顯示是由單片機的p0口控制，而LCD顯示屏的控制端口由p3.3～p3.5控制。

3.系統軟件設計

因為本設計中的AT89C52單片機設計程序是靠C語言來編譯的，所以需要一個C語言編譯器來執行，因為Keil能夠支持AT89C52的單片機，所以可采用Keil編譯器來進行編寫程序。

3.1 主程序模塊

主程序主要功能是完成系統的初始化、設置中斷向量、檢查有無鍵盤按鍵按下、以及調用顯示等等。

3.2 鍵盤掃描及識別子程序

4*4鍵盤采用的查詢方式，主要是放在主程序中，當沒有按下按鍵時，單片機開始循環主程序，但是當有按鍵按下時，單片機便開始轉向相應的子程序處理，處理結束后再返回。其程序流程如下圖2所示：

圖2 鍵盤掃描程序流程圖

3.3 系統模塊密碼設置子程序

設計主要是通過分模塊進行的，因此子程序便成為了系統整體軟件的組成部分，子程序不但能使程序化整為零，使其由復雜變為簡單，而且也方便讀者閱讀，修改等。由于每個模塊都有屬于它自己的子程序，而且主要都是用LCD顯示屏顯示數據，所以必須要要用到顯示子程序，由于設計中用的是矩陣鍵盤，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.單片機實用系統設計技術[M].北京:國防工業出版社,1999,6:10-11.

[2]趙益丹,徐曉林,周振峰.電子密碼鎖的系統原理、設計程序及流程圖[N].嘉興學院學報,2003,15:12-13.