基于單片機(jī)的電動(dòng)車智能防盜鎖的設(shè)計(jì)

劉雪 張海江

摘要：該文給出了一種基于單片機(jī)的智能防盜鎖的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)以AT89S5 1單片機(jī)為核心器件，結(jié)合按鍵電路、LED數(shù)碼管顯示電路、存儲(chǔ)電路、報(bào)警指示電路和開鎖機(jī)構(gòu)，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的I/0端口，及其控制的準(zhǔn)確性，并通過程序來控制整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖的基本功能。系統(tǒng)具有成本低，性能可靠，使用方便的特點(diǎn)，具有一定實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智能防盜鎖；單片機(jī)；報(bào)警電路；按鍵電路

中圖分類號(hào)：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)01-0088-03

The Design of Intelligent Anti-theft Lock of Electric Car Based on Single Chip Microcomputer

LIU Xue, ZHANG Hai-jiang

（Zhejiang Normal University Mathematical and Information science, Jinhua 321004, Zhejiang）

Abstract: This article gives a design proposal of intelligent electric car anti-theft lock which is based on single chip microcomputer. The proposal regards AT89s51 as the core device,combines key circuits, LED digital display circuits,storage circuits,warning circuits and unlock institution and make full use the advantages of single microcomputer ,such as flexible programming design, rich I/O ports,accurate controlling ,and control the whole system by program to realize the basic functions of electric code lock. The system has these features of low cost , reliable performance and convenient use and certain practical value.

Key words: intelligent anti-theft lock; single microcomputer; warning circuits; key circuits

1概述

在日常的生活與工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)械式鑰匙開鎖，人們常需要攜帶多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的電子密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。電子密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域、具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，克服了機(jī)械式密碼鎖量少、安全性能差的缺點(diǎn)，使防盜鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都有大大提高一步。

本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的智能防盜鎖的設(shè)計(jì)方案。主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）當(dāng)某人正確輸入密碼（密碼可在正確輸入后重新設(shè)置）時(shí)，鎖正常打開。

2）當(dāng)某人錯(cuò)誤輸入密碼達(dá)三次（可能是小偷），揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，并發(fā)射無線電信號(hào)通知主人。

3）當(dāng)檢測電路發(fā)現(xiàn)鎖沒有正常打開（例如：小偷撬鎖等情況）時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，并發(fā)射無線電信號(hào)通知主人。

4）為防止報(bào)警聲影響他人，報(bào)警聲會(huì)在3分鐘后自動(dòng)解除。在這3分鐘內(nèi)，主人也可人工解除報(bào)警聲。

2智能防盜鎖的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用AT59C51單片機(jī)[1]、4×4矩陣鍵盤、LED、蜂鳴器等。矩陣鍵盤分別為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、*、#、DEL、CLR、EN? TER、MODIFY。系統(tǒng)初始密碼為“12345678”；輸入密碼時(shí)，LED顯示電路顯示為“*”，當(dāng)密碼輸入完畢按下ENTER鍵時(shí)，對輸入密碼與設(shè)定的密碼進(jìn)行比較，若密碼正確則LED顯示電路顯示為“PASS”提示鎖打開；若密碼不正確，LED顯示電路顯示提示“ER? ROR”，若連續(xù)3次輸入不正確，則發(fā)出警報(bào)聲同時(shí)鎖定鍵盤。

在輸入正確密碼后，按下修改鍵時(shí)，LED顯示電路顯示“old”提示“輸入舊密碼”，此時(shí)輸入正確的舊密碼，則顯示電路會(huì)有提示輸入新密碼在輸入新密碼后，顯示電路會(huì)再次提示“再次輸入新密碼”若兩次輸入密碼不一致，則修改密碼失敗，一致則成功。在修改密碼的過程中，如果一開始輸入的舊密碼錯(cuò)誤顯示電路會(huì)顯示提示，同時(shí)系統(tǒng)返回到開始。

若在“再次輸入新密碼”的時(shí)候輸入新密碼與前次不一致，則會(huì)返回到系統(tǒng)開始。修改密碼完成后，系統(tǒng)自動(dòng)清零上鎖。要再次開鎖則需要輸入正確的密碼。系統(tǒng)中DEL鍵用于退格，CLR用于清屏，按下CLR可以刪除剛輸入的密碼，然后再次輸入。為了防止惡意嘗試，系統(tǒng)才用若連續(xù)輸入3次錯(cuò)誤密碼則發(fā)出報(bào)警聲，且鎖定鍵盤，可以提高系統(tǒng)的安全系數(shù)，同時(shí)也能夠保護(hù)合法用戶的正常使用。并且還有通過無線電信號(hào)的收發(fā)來通知車主，達(dá)到更好的防盜效果。

圖1是系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)：

圖1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖

2.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.2.1按鍵電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用4×4矩陣鍵盤，16個(gè)鍵分別為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、*、#、DEL、CLR、ENTER、MODIFY。

圖2鍵盤設(shè)計(jì)電路圖

2.2.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)

時(shí)鐘電路工作后，在REST管腳上加兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部開始進(jìn)行初始復(fù)位

2.2.3開鎖電路設(shè)計(jì)

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。

圖3開鎖電路圖

2.2.4報(bào)警電路設(shè)計(jì)

報(bào)警電路采用蜂鳴器，當(dāng)三次密碼輸入錯(cuò)誤或者檢測到非正常開鎖的情況下，蜂鳴器便開始發(fā)聲報(bào)警。電路設(shè)計(jì)如圖4所示：

2.2.5無線電信號(hào)發(fā)射模塊的設(shè)計(jì)

采用現(xiàn)成的無線電收發(fā)模塊，功能原件簡單、成本低。當(dāng)檢測電路發(fā)現(xiàn)三次輸入密碼錯(cuò)誤或者非正常打開鎖的時(shí)候，揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警并且通過無線電收發(fā)模塊發(fā)射信號(hào)給車主。

2.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)程序部分使用C語言編寫，系統(tǒng)軟件流程圖如圖5所示，在整個(gè)軟件設(shè)計(jì)流程中，鍵盤掃描及識(shí)別，密碼校驗(yàn)和定時(shí)器程序比較重要。

鍵盤掃描電路中，掃描鍵盤時(shí)采用逐列掃描的方式，依次對l、2、3、4列按鍵循環(huán)掃描(P2口高四位連接鍵盤的行線，低四位連接鍵盤的列線)。掃描時(shí)先對單片機(jī)P2口賦Oxff，同時(shí)對與要掃描那列按鍵相連的單片機(jī)端口賦低電平，再將P2口的值與0xOf相與使低四位有效，如果按鍵被按下則與被按下那個(gè)按鍵相連接的單片機(jī)端口的電平將被拉到低電平，通過判斷P2 El的值就可以判斷出是哪個(gè)按鍵被按下。需要注意的是，在鍵盤掃描軟件設(shè)計(jì)中，一定要有毛刺消除的功能，否則按鍵按下的響應(yīng)會(huì)受到較大的影響。鍵盤識(shí)別是通過比較鍵盤掃描時(shí)對不同按鍵賦不同的值來執(zhí)行相應(yīng)的操作的。

密碼校驗(yàn)的設(shè)立主要是從安全性的角度考慮的，密碼存儲(chǔ)后，只要在密碼判定過程中找到存儲(chǔ)密碼的相應(yīng)地址并讀出改地址對應(yīng)的內(nèi)容，再加以比較就可以開鎖了。如果僅僅是這樣的操作，片內(nèi)的密碼很容易被破解，如果加上密碼校驗(yàn)位，會(huì)在很大程度上提高安全性。在設(shè)立密碼后，通過多位同或運(yùn)算或其它更復(fù)雜的運(yùn)算，將整個(gè)密碼轉(zhuǎn)換為通過運(yùn)算后的另外一種形式，同時(shí)將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定的地址位中，每次設(shè)定密碼，在存儲(chǔ)密碼的同時(shí)也生成并存儲(chǔ)校驗(yàn)位，在讀取時(shí)不僅要判定密碼位是否正確，同時(shí)進(jìn)行密碼校驗(yàn)，這樣就相當(dāng)于加入了兩級(jí)密碼保護(hù)，提高了安全性，同時(shí)，即使普通密碼被盜取，但校驗(yàn)運(yùn)算方式不公開，也是不能直接打開電子密碼鎖的。其處理關(guān)系程序中簡單體現(xiàn)如下：

if(KeyCount!=pwlen)//密碼位數(shù)不為8位{ErrorFlag=1；

RightfFag=0；}else}for(i=0；i<6；i++)

{if(getpw[i]!=pw[i]) //逐位比較用戶輸入密碼和系統(tǒng)密碼

{ErrorFlag=l；RightfFag=0；break；//如果某位不一致則結(jié)束循環(huán)不再做后續(xù)比較}

定時(shí)器是保證限時(shí)輸入密碼和鍵盤鎖定。定時(shí)器0中斷的作用是給系統(tǒng)鎖定鍵盤定時(shí)，當(dāng)用戶三次錯(cuò)誤輸人密碼后啟動(dòng)定時(shí)器O，通過定時(shí)器0中斷函數(shù)判斷是否到定時(shí)時(shí)間，到了就停止定時(shí)器0并解除鍵盤鎖定。定時(shí)器1中斷的作用是限時(shí)輸入密碼，當(dāng)用戶第一位輸入密碼后啟動(dòng)定時(shí)器，通過定時(shí)器l中斷函數(shù)判斷是否到定時(shí)時(shí)間，到了就停止定時(shí)器1并清除輸入的密碼。

3結(jié)論

該電子密碼鎖設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警、開關(guān)鎖、密碼校驗(yàn)、無線電報(bào)警信號(hào)收發(fā)等功能，并且具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是設(shè)計(jì)電子密碼鎖需要結(jié)合實(shí)際綜合考慮很多因素，因此該電子密碼鎖設(shè)計(jì)需要在實(shí)際中進(jìn)一步完善和改進(jìn)。在系統(tǒng)應(yīng)用程序方面，該設(shè)計(jì)只是實(shí)現(xiàn)了密碼修改、開關(guān)鎖、自動(dòng)報(bào)警并發(fā)射信號(hào)燈功能，要想在現(xiàn)實(shí)生活中推廣，還必須針對實(shí)際應(yīng)用場合進(jìn)一步完善程序。此外，無線電收發(fā)采用的現(xiàn)成的模塊，有易受干擾、收發(fā)距離短等缺點(diǎn)，在今后的研究中必須進(jìn)一步改進(jìn)。

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