基于單片機的電子密碼鎖設計

摘 要：隨著科技的進步和社會的發展，安全隱患層出不窮，人們的安全意識逐漸提高，對鎖的要求也隨之提高。電子密碼鎖采用鍵盤輸入密碼，在具備傳統鎖的基礎作用的同時，有著更方便更安全的作用。本文對基于單片機的電子密碼鎖進行了具體的介紹。該電子密碼鎖包含顯示模塊、按鍵模塊、電子鎖模塊、穩壓電路模塊，采用六位數密碼，正確輸入密碼開鎖，三次輸錯密碼報警，修改密碼這些功能。該設計具有成本低、易操作、功耗低、效率高等優點。

關鍵詞：電子密碼鎖，單片機，防盜報警

中圖分類號：TS914.211.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-01

一、研究現狀

如今單片機廣泛應用在很多領域，它在電子式密碼鎖設計中也得到了應用，由單片機、按鍵鍵盤、顯示、報警系統等幾個部分構成[1-4]。比如對紅外編碼進行解碼，用驅動器控制電磁鎖的紅外遙控密碼鎖[5]。又比如保險箱，它是將無線電遙控技術與密碼技術相結合，這克服了傳統固定式輸入密碼的不足[6]。網上交易革命的到來，使得物流公司發展起來，一款為了物流車輛和貨款安全的新型電子密碼鎖收銀箱和保險箱為此制造出來，它結合GPS衛星定位和通信技術等，使得貨款得到實時監控，保障了貨款的安全[7-8]。當遇到現場不能供能時，電子密碼鎖就不能工作，一款手持功能的密碼鎖被設計出來[9-10]。

二、硬件電路

（一）單片機最小系統

STC89C52在MCS-51內核的基礎上作出了改進，具備8K可編程Flash存儲器，有32個通用I/O口，為本設計提供了足夠的資源。工作電壓是3.3V-5.5V，在本設計的單片機最小系統中，以STC89C52為主控芯片，設有復位電路和晶振電路。

（二）報警電路

由蜂鳴器、三極管和電阻組成，接單片機第2號引腳。當密碼輸入正確時，不發出長鳴報警聲，當三次密碼輸入錯誤時，con1口為低電平，三極管導蜂鳴器發出聲音報警。

（三）按鍵電路

在本設計當中，用到的按鍵較多，不適合采用獨立式的按鍵，所以按鍵模塊選擇4*4的行列結構，可以構成16個按鍵的矩陣鍵盤。具體實現方法為：判斷有沒有鍵按下，按鍵消抖，根據高低電平求鍵碼值，判斷閉合鍵是不是釋放。設有數字鍵0-9、進入輸入密碼界面功能鍵、進入修改密碼界面功能鍵關鎖鍵即返回鍵、密碼輸錯回刪鍵。

（四）顯示電路

采用LCD1602液晶顯示模塊，它的工作電壓為5V，能雙行顯示，每行為16個字符。

（五）電子鎖電路

電子鎖驅動電路是由鎖頭、三極管、繼電器組成。由于單片機本身的驅動電流不夠，無法直接驅動繼電器，所以在本設計中采用三極管電路來放大驅動電流。當三極管的基極處于低電平，發射極處于高電平時，三極管導通，繼電器線圈得電，繼電器公共端和常開觸點吸合，繼電器得電，使得開鎖電路導通，鎖頭打開，開鎖完成。

三、輔助電源的設計

LM7805穩壓模塊。LM7805是最常用的穩壓芯片。7805表示輸出電壓是正5V，剛好能提供52單片機所需的電壓。本設計采用的是12v的電源適配器，經過LM7805穩壓為5v。一塊穩壓電路模塊包括排陣、發光二極管、穩壓二極管、電容、LM7805、接線柱。

四、系統硬件調試

在焊接過程中應該注意焊接的順序，按照各個模塊的功能元器件進行焊接，焊接好這一部分，進行調試，調試成功后才進行下一模塊的焊接。檢查有無錯線導致電源短路，排除元器件失效的因素，檢查VCC與GND之間的電位是否在5v-4.8v之間，用萬用表檢查焊點有無虛焊的情況，檢查原理圖連線是否正確等。

五、系統軟件調試

在電腦上安裝好keil軟件后，建立一個新工程，選擇要保存的路徑，編譯后對出現的錯誤信息進行錯誤處理，直到“0 Error（s），0 Warning（s）.”為止。當確認無誤后，生成hex十六進制文件，并將其燒入單片機中。程序燒入后，檢測是否達到預期功能，如果存在功能實現不一致，則要重新檢查程序，修改程序再重新燒入檢測，保存最終的程序再生成hex文件，燒入單片機。

六、實驗結果

上電后，顯示welcome home以及時間。當按下開鎖功能按鍵時，顯示屏顯示“Input password！”，正確輸入密碼后可以實現開鎖。按下輸入密碼功能按鍵，再按下修改密碼功能按鍵時，顯示屏顯示“Initial Password”，正確輸入一遍原始密碼后，才能輸入要修改的新密碼，輸入新密碼兩次，則新密碼設置成功，再次輸入新設置的密碼，則開鎖成功。在輸入密碼過程中，如果不小心輸錯密碼，利用回刪鍵可刪掉密碼。當第一次輸入密碼錯誤時，顯示屏顯示“Errior one！”，當第二次密碼輸入錯誤時，顯示屏顯示“Errior two！”，當密碼輸錯累計三次時，顯示屏顯示2行：“Sorry you have”和“No chance！”，同時蜂鳴器報警。

參考文獻：

[1]彭松，趙麗媛.智能電子密碼鎖的設計與研究[J].電子制作，2014（01）：60-61.

[2]覃明，李濤波.基于STC12C5A60S2單片機的電子密碼鎖設計[J].中國西部科技，2014（01）：34-36.

[3]王濤.基于單片機系統的密碼鎖電路設計[J].機械設計與制造，2012（01）：40-42.

[4]潘雪峰.單片機電子密碼鎖加密模塊的研究與設計[J].自動化儀表，2012（02）：54-56.

[5]廖欄椿.基于ATmega16單片機的紅外遙控電子密碼鎖設計[J].重慶文理學院學報，2014（02）：57-59.

[6]馬冬梅，屈霞.一種簡易紅外遙控密碼鎖設計與實現[J].現代電子技術，2010（01）：159-161.

[7]朱愛玲.物流運輸車GPS電子鎖控收銀箱[D].東北石油大學，2012.

[8]王明吉.GPS電子鎖控室用保險箱設計[J].現代科學儀器，2013（02）：160-162.

[9]馬秀軍.基于單片機的現場無電源電子密碼鎖設計的電子設計[J].現代電子技術，2014（02）：177-179.

[10]趙紅.一款新型電話密碼鎖設計[J].農村實用科技信息，2011（01）：58-59.

[作者簡介]金燕翔（1992.08-），女，浙江仙居人，學生，研究方向：電子密碼鎖。