基于單片機的電子密碼鎖設計

周苗苗

摘 要：為便利人們生活，設計了一款以單片機AT89S52為核心，以發光二極管、指令按鍵、4*4矩陣鍵盤、有源蜂鳴器和RTC1602液晶顯示器等外圍器件為支撐的電子密碼鎖。該設計具備輸入密碼、顯示可控、輸入調整、密碼重置及錯誤輸入聲光報警功能。

關鍵詞：AT89S52;4*4矩陣鍵盤;RTC1602

隨著社會發展和科技進步，人類更加注重問題解決的過程與方法是否足夠簡捷。因此越智慧、越便捷的數字電子產品越能提升人們的幸福指數。本文基于為滿足人們對生活用品智慧和便利的追求，設計了一款以單片機AT89S52為核心，能夠應用于多領域的電子密碼鎖。本設計首先具備密碼重置功能，其次能滿足人們輸入密碼時，密顯可控及密碼調整的需求，其次若密碼輸入正確則進入歡迎使用界面，反之則發出聲光報警信號，最后，若連續五次密碼輸入錯誤，則自鎖6小時，很好地保證了信息和財產安全。

1 系統總體設計

本系統以單片機AT89S52最小系統為核心，發光二極管、指令按鍵、4*4矩陣鍵盤、有源蜂鳴器和RTC1602液晶顯示器等外圍器件為功能支撐，實現了集密碼可改、密顯可控、輸入可調、錯誤報警和連錯自鎖五大功能為一體的電子密碼鎖。本系統的總體結構框圖如圖1所示：

2 系統硬件設計

2.1 單片機最小系統

該設計采用的主控芯片是ATMEL公司所生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52，具有8位在系統可編程Flash存儲器。單片機的最小系統是能讓單片機工作起來的一個最基礎的硬件系統，它由單片機芯片（如AT89S52）、復位電路和振蕩電路組成。

2.2 矩陣鍵盤模塊

該設計采用4*4矩陣鍵盤（也即4行4列），與單片機P1端口（8個I/O口）相連，按鍵位于行列交叉點上，鍵盤布局示意圖如圖2所示。

矩陣鍵盤采用掃描識別法，具體過程為：（1）判斷有無鍵盤按下。將所有行線置“0”，檢測列線狀態。若有列線電平為低，則有鍵按下，反之則無。（2）判斷閉合鍵位置。確認有鍵按下之后，依次將行線置“0”，逐行檢測各列線電平狀態，若某列為“0”，則置為“0”的行線及該列交叉處按鍵被按下。

2.3 聲光報警模塊

該設計采用程序控制方便的有源蜂鳴器和具有單向導電性發光二極管。一旦密碼輸入錯誤，將通過單片機的兩個I/O引腳同時驅動聲光報警模塊。

2.4 液晶顯示模塊

本設計采用的是由LCD顯示屏、控制器、驅動器和偏壓產生電路構成的RTC1602字符型液晶顯示器，其可以顯示兩行，每行16個字符，專門用于顯示字母、數字和符號等。

3 系統軟件設計

該系統采用簡潔、高效、移植性強、模塊化的C語言作為編程語言，使用Keil軟件對源程序進行編輯、編譯、仿真調試、下載。以主函數為主線，并根據功能劃分成若干易于解決問題且功能相獨立的子函數完成整個軟件設計。具體軟件編程依據如下：

（1）上電后，RTC第一行左起顯示“Password：”，第二行左起光標閃爍顯示。

（2）密碼顯示控制模塊：當按下鍵盤數字鍵0～9時，若密顯開關打開（置低電平），則RTC1602第二行左起顯示相應數字，再次按數字鍵，在第一個數字后面接著顯示第二個數字，依次類推，RTC1602最多顯示6個數字。當輸完6位密碼之后，再按數字鍵，聲光報警模塊報警1S提示操作無效。當按下鍵盤數字鍵0～9時，若密顯開關關閉（置高電平），則RTC1602第二行左起顯示“*”，再次按數字鍵，在第一個“*”后面接著顯示“*”，依次類推，RTC1602最多顯示6個“*”。當輸完6位密碼之后，再按數字鍵，聲光報警模塊報警1s提示操作無效。

（3）輸入密碼調整模塊：當按下“FIX”按鍵時，將刪除最右邊的一位密碼，之后重新按數字鍵，實現對輸入密碼的調整。

（4）密碼確定模塊：當按下“ENT”鍵后，輸入密碼將與設定密碼進行比較，若密碼正確，則進入歡迎使用界面;若密碼連續錯誤次數N滿足N≤5，則RTC1602清屏，聲光報警2S提示操作無效，若密碼連續錯誤次數N滿足N>5，則鎖屏6小時。

（5）密碼重置模塊：若密碼重置開關打開（置低電平），RTC1602第一行左起顯示“Original PW：”，第二行左起閃爍，等待輸入6位原始密碼，之后按“ENT”鍵，若輸入原始密碼正確，則RTC1602左起第一行顯示“New PW：”，同時第二行左起閃爍，則可通過數字按鍵輸入6位新密碼，再次按“ENT”鍵，則密碼設置成功，RTC1602進入上電后界面，最后關閉密碼重置開關（置高電平）即完成密碼重置。

4 結語

一改傳統機械鎖操作不易，且需配備鑰匙的弊端，該電子密碼鎖具有結構簡單，操作快，密碼修改簡單隨意，保密性強等特點。密碼可改的特點決定了它可易主且經濟實用，因此具有較廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]周永東，尹東燕.單片機技術及應用[M].電子工業出版社，2012.

[2]朱永金，成有才.單片機技術及應用（第二版）[M].中國勞動社會保障出版社，2013.