基于單片機(jī)處理的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

劉寺杰 郭翔宇

摘 要 伴隨人們物質(zhì)生活越來越豐富和安全方面的意識越來越堅(jiān)實(shí)，在安全方面的要求相比以前是越來越嚴(yán)格。隨著防盜意識的不斷增強(qiáng)，古板的機(jī)器鎖不僅構(gòu)造簡單容易被破解，鑰匙的攜帶也將便捷性大打折扣。相比較而言，電子密碼鎖的安全性極高，它不僅開發(fā)成本小，功耗低，而且操作方便，輸入正確即可開鎖，因此成為了市場的主流。

關(guān)鍵詞 電子密碼鎖 STC89C51 16位矩陣鍵盤

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.08.023

Abstract As people's material life becomes more and more abundant and their security awareness becomes more and more solid， the requirements in terms of security are more and more stringent than before. With the continuous improvement of anti-theft awareness， the old-fashioned machine locks are not only simple in construction， but also easy to be cracked. The carrying of keys also brings great inconvenience to residents. In comparison， cipher locks have a high level of security. They are not only low-cost， low-power， but also easy to operate and can be unlocked with the correct input. Therefore， they have become the mainstream of the market.

Keywords Electronic password lock； STC89C51； 16-bit matrix keyboard

0 引言

電子密碼鎖的識別和報警是用單片機(jī)來控制，單片機(jī)識別密碼后再控制門鎖開關(guān)的閉合，進(jìn)而完成一個開鎖的流程。電子密碼鎖的種類繁多，有主打性價比的簡單電路設(shè)計(jì)的；也有高端昂貴但安全性高，產(chǎn)品也更多元化的。市場上的主流產(chǎn)品還是加入編程的設(shè)計(jì)，用芯片來控制鎖的閉合。社會也開始進(jìn)入了電子化時代，電子產(chǎn)品也逐漸進(jìn)入尋常百姓家，指紋密碼鎖等電子鎖也是如此發(fā)展的必然趨勢，電子鎖是在各大領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。

1 電子密碼鎖的總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的核心處理器是STC89C51，這個單片機(jī)可以外接豐富的IO口，通過鍵位掃描獲知輸入的密碼，LCD顯示屏可以讀取輸入的位數(shù)和了解是否輸入正確。通過處理器判斷后，若密碼正確則啟動開鎖驅(qū)動電路，反之錯誤次數(shù)過多就會觸發(fā)蜂鳴器。原理圖如圖1。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)STC89C51芯片

STC89C51芯片是8位功耗低，性能高的微小處理器，可以編程的儲存器占有4K的內(nèi)存，它的CPU為8位，因此它在許多的嵌入式開發(fā)中使用廣泛，為開發(fā)者提供了靈活度高，效率高的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。這塊芯的Flash為4k字節(jié)，RAM為512字節(jié)，外接的IO口線為32位，除了擁有看門狗定時器，內(nèi)部也擁有2個16位的定時器和計(jì)數(shù)器，中斷方面是2級中斷，在串口通信方面工作模式為全雙工。另外此芯片的節(jié)電模式也有兩種可供選擇，一種是空閑模式，另外一種是掉電保護(hù)模式?？臻e模式下，CPU停止工作但其它元件可以正常工作，掉電保護(hù)模式下，單片機(jī)的所有工作停止，除非有中斷或者被人為復(fù)位。

2.2 AT24C02存儲芯片

AT24C02外部儲存器構(gòu)成了單片機(jī)掉電后用來儲存密碼的單元，在整個系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。AT24C02串行輸出位為2K，芯片內(nèi)部的8位字節(jié)有256個，還包含一個具有寫入保護(hù)功能的緩沖區(qū)。它與單片機(jī)建立通信是采用兩條串行總線的方式，工作電壓最低至2.5V，額定電流為1mA。芯片對數(shù)據(jù)的保存年限也是長達(dá)40年以上，充分滿足系統(tǒng)開發(fā)的需求。

2.3 液晶顯示LCD1602芯片

LCD1602液晶屏工作的原理是利用液晶的物理特性，當(dāng)屏幕通電時，它的排列就會變得井然有序，光線也相對而言更容易通過，但是沒有通電時，排列混亂，光線就被阻止通過。液晶屏由許多個點(diǎn)陣構(gòu)成，而不同的點(diǎn)陣也構(gòu)成了不同的點(diǎn)陣字符圖形。LCD1602內(nèi)部已經(jīng)集成了接近160種不同的字符圖形，提升了開發(fā)的多元性，滿足系統(tǒng)的開發(fā)需求。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 主程序模塊

系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì)由多個部分組成，不僅有主函數(shù)、初始化函數(shù)、LCD顯示的函數(shù)還包括鍵位掃描、設(shè)置密碼以及EEPROM的讀寫函數(shù)?？傮w設(shè)計(jì)流程如圖2。

3.2 開鎖模塊

當(dāng)運(yùn)行開鎖模塊時，單片機(jī)先從存儲器讀取存儲密碼，與輸入的6位密碼進(jìn)行比較，若輸入正確，就在顯示屏上顯示OPEN，如果密碼輸入次數(shù)大于3次，就會啟動蜂鳴器。開鎖的流程圖如圖3。

3.3 密碼修改模塊

電子密碼鎖不僅僅要能夠識別正確的密碼和錯誤的密碼，還必須滿足實(shí)時修改密碼的要求。系統(tǒng)在密碼修改模塊的設(shè)計(jì)中，要求首先按下設(shè)置鍵，輸入舊密碼確認(rèn)后，若密碼正確即可輸入新密碼進(jìn)行修改，若輸入錯誤超過3次，就會退出密碼修改的流程。修改密碼的核心代碼如下：

參考文獻(xiàn)

[1] 何宏.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，2006.7.

[2] 楊西明.單片機(jī)編程與應(yīng)用入門.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.6.

[3] 王寬仁.可靠安全的智能密碼鎖.電子技術(shù)應(yīng)用，2001.

[4] 趙益丹.電子密碼鎖的系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)程序及流程圖.嘉興學(xué)院學(xué)報，2003.15（5）.