基于AT89C51單片機(jī)的電子密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和電子產(chǎn)品的智能化進(jìn)步，電子密碼鎖在市場(chǎng)各領(lǐng)域的運(yùn)用也變得越來(lái)越廣泛，對(duì)于電子密碼鎖相關(guān)性能的研究也具有了極其重要的意義。本文提出的基于AT889C51單片機(jī)電子密碼鎖系統(tǒng)，采用了單片機(jī)AT89C51作為系統(tǒng)核心組件，并通過(guò)電源電路、矩陣電路、LCD顯示電路以及報(bào)警電路構(gòu)成密碼鎖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了安全、便捷的密碼鎖讀取功能，確保了密碼鎖的安全，具有較高的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；電子密碼鎖；C語(yǔ)言

電子密碼鎖在當(dāng)前市場(chǎng)運(yùn)用較為廣泛，其主要通過(guò)對(duì)外接密碼輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)或電路的控制，并進(jìn)一步控制系統(tǒng)機(jī)械開(kāi)關(guān)的操作。相關(guān)電子產(chǎn)品通過(guò)系統(tǒng)編程控制能夠以電子密碼鎖的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)，尤其是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品而言具有較高的安全性與可靠性。本文提出的電子密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要以AT89C51單片機(jī)為基礎(chǔ)，通過(guò)矩陣式鍵盤(pán)、LCD顯示、蜂鳴器以及二極管等部件組成主系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程方便、操作性強(qiáng)、具有較高的實(shí)用性，且耗能較低，在市場(chǎng)具有廣闊的應(yīng)用范圍。

1 電子密碼鎖的總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用了AT89C51單片機(jī)電子鎖系統(tǒng)，進(jìn)行初始化設(shè)置，啟動(dòng)密碼鎖功能，密碼輸入顯示屏幕采用了七段數(shù)碼管半導(dǎo)體發(fā)光器件。該系統(tǒng)的總電系統(tǒng)控制指令通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)根據(jù)實(shí)際操作情況分配部件工作內(nèi)容，程序操作性強(qiáng)、方便簡(jiǎn)潔。在用戶(hù)輸入密碼過(guò)程中，單片機(jī)將會(huì)采用矩陣按鍵布局模式記錄當(dāng)前輸入密碼，并將該密碼與系統(tǒng)設(shè)置密碼進(jìn)行比對(duì)，若密碼匹配則開(kāi)啟密碼鎖，若密碼錯(cuò)誤則需要用戶(hù)按下刪除鍵重新輸入密碼。當(dāng)用戶(hù)輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)超過(guò)3次，電子密碼鎖將會(huì)自動(dòng)鎖定，需要用戶(hù)切換管理員模式輸入管理員密碼才可解鎖當(dāng)前狀態(tài)，并重新輸入解鎖密碼。

2 電子密碼鎖的模塊設(shè)計(jì)

電子密碼鎖模塊由系統(tǒng)主控模塊、鍵盤(pán)輸入模塊、顯示模塊、聲音控制模塊、報(bào)警電路模塊組成。

2.1 系統(tǒng)主控模塊

系統(tǒng)主控模塊采用了AT89C51單片機(jī)進(jìn)行電路控制。AT89C51單片機(jī)耗能較低，效率高，采用了CMOS 8位的微控制器，可在系統(tǒng)可編程中采用Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，該系統(tǒng)完全能夠與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳進(jìn)行兼容。同時(shí)Flash存儲(chǔ)器既可以在系統(tǒng)中進(jìn)行編程，也可適用于常規(guī)編程器中。在AT89C5單片機(jī)中的電子密碼鎖系統(tǒng)將能夠得到較好的運(yùn)用。AT89C51單片機(jī)保留了原有單片機(jī)的功能，并在此基礎(chǔ)上添加了新的系統(tǒng)功能，改進(jìn)了系統(tǒng)能耗較大的問(wèn)題。

2.2 鍵盤(pán)輸入模塊

在電子密碼鎖設(shè)計(jì)中，鍵盤(pán)輸入模塊是最為基礎(chǔ)的部分。該模塊主要通過(guò)矩陣式鍵盤(pán)進(jìn)行密碼輸入，由0-9十個(gè)數(shù)字組成，其中還包括輸入鍵、刪除鍵、當(dāng)前鍵位刪除鍵、確定鍵、以及管理員模式選擇鍵等5個(gè)功能鍵。在鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I(mǎi)/O口的占用，鍵盤(pán)輸入模塊的形式通常為按鍵矩陣形式。基于AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)的矩陣鍵盤(pán)模塊需要構(gòu)建N條行線，用以連接P10、P11、P12、P13，并需構(gòu)建M條列線用以連接P14、P15、 P16、P17。各行線與列線都需要銅火鍋相關(guān)案件來(lái)實(shí)現(xiàn)交叉連通，從而構(gòu)成N×M個(gè)按鍵的鍵盤(pán)。在鍵盤(pán)輸入模塊中，用戶(hù)只需按下輸入鍵即可進(jìn)行6位數(shù)的數(shù)字密碼輸入，再按下確定鍵，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將輸入密碼與設(shè)定密碼進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出警報(bào)，用戶(hù)解除警報(bào)可按刪除鍵來(lái)刪除錯(cuò)誤密碼并重新進(jìn)行密碼輸入操作，在輸入過(guò)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)前密碼數(shù)字輸入錯(cuò)誤可使用當(dāng)前鍵位刪除鍵來(lái)刪除。系統(tǒng)設(shè)定密碼輸入次數(shù)不超過(guò)3次，一旦超過(guò)設(shè)定次數(shù)，密碼鎖會(huì)自動(dòng)鎖定，需要用戶(hù)按下管理員模式功能鍵來(lái)輸入管理員密碼解除鎖定，并按下確定鍵再次輸入密碼。

2.3 顯示模塊

顯示模塊功能主要用于電子密碼鎖輸入操作的顯示。電子密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要?jiǎng)討B(tài)顯示驅(qū)動(dòng)，即利用單片機(jī)來(lái)開(kāi)啟數(shù)碼管選通控制所對(duì)應(yīng)的COM端電路，使其在顯示屏中亮燈表示相應(yīng)的字形。數(shù)碼管顯示方式主要分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種，相比較之下，動(dòng)態(tài)顯示方式在運(yùn)行過(guò)程中所點(diǎn)亮的時(shí)間為1～2ms，較為符合人眼暫留效應(yīng)原理。因此顯示模塊設(shè)計(jì)中需要控制好數(shù)碼管COM端口，盡量避免出現(xiàn)靜態(tài)顯示影響數(shù)據(jù)結(jié)果?？刹捎梅謺r(shí)輪流控制的方法，復(fù)用顯示所需電路的狀況，實(shí)現(xiàn)各數(shù)碼管輪流受控，同時(shí)降低系統(tǒng)成本和能耗。由于發(fā)光二極管的發(fā)光時(shí)間與亮度與人眼暫留效應(yīng)相關(guān)，這就要求顯示模塊在設(shè)計(jì)過(guò)程中需采用動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式來(lái)進(jìn)行畫(huà)面顯示，當(dāng)掃描速度達(dá)到一定要求時(shí)，就會(huì)顯示穩(wěn)定的畫(huà)面。動(dòng)態(tài)顯示方式還能夠大幅度節(jié)省I/O口，降低系統(tǒng)能耗。

2.4 聲音控制模塊

聲音控制模塊的功能在于實(shí)現(xiàn)了電子密碼鎖的開(kāi)鎖與報(bào)警，電子密碼鎖開(kāi)鎖原理在于通過(guò)單路信號(hào)控制的蜂鳴器鬧鈴，基于AT83C51單片機(jī)向蜂鳴器發(fā)送低壓電平，在用戶(hù)輸入正確密碼并按下確認(rèn)鍵時(shí)，蜂鳴器鬧鈴將會(huì)運(yùn)行，通過(guò)LM386放大電路響鈴，同時(shí)電路藍(lán)燈D1將會(huì)亮起，表示密碼鎖已開(kāi)。當(dāng)用戶(hù)在輸入密碼過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，電子密碼鎖將會(huì)通過(guò)聲音控制模塊發(fā)出警報(bào)，這時(shí)就需要用戶(hù)按下刪除鍵來(lái)消除錯(cuò)誤密碼以及切斷警報(bào)。用戶(hù)輸入錯(cuò)誤密碼三次時(shí)電子密碼鎖將會(huì)自動(dòng)鎖定，這時(shí)需要用戶(hù)進(jìn)入管理員模式進(jìn)行密碼輸入，在管理員密碼輸入正確時(shí)，電路藍(lán)燈D1、綠燈D2將會(huì)亮起，密碼解鎖成功，按確認(rèn)鍵燈滅。密碼輸入錯(cuò)誤則電路紅燈D3亮起，同時(shí)拉響警報(bào)。

2.5 報(bào)警電路模塊

該模塊采用了輸入頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，其特點(diǎn)在于能夠根據(jù)不同的輸出頻率來(lái)切換音樂(lè)，具有較大的靈活性，產(chǎn)品新穎度高，運(yùn)用在電子密碼鎖功能中能夠很好的完成密碼鎖報(bào)警操作，在用戶(hù)密碼輸入正確時(shí)還可以模擬開(kāi)門(mén)聲。

3 電子密碼鎖的軟件設(shè)計(jì)

基于AT89C51單片機(jī)的電子密碼鎖軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、初始化程序、鍵盤(pán)掃描、按鍵功能、LCD顯示以及密碼設(shè)置等程序組成。該軟件的設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

按鍵功能程序包括密碼輸入按鍵、清除按鍵、模擬開(kāi)鎖案件、設(shè)置按鍵、修改案件以及確認(rèn)案件等程序。按鍵功能程序運(yùn)行原理在于依據(jù)系統(tǒng)所讀取按鍵所獲得的鍵值進(jìn)行反饋，并執(zhí)行相應(yīng)的程序函數(shù)，鍵功能程序采用了矩陣按鍵布局方式。電子密碼鎖系統(tǒng)中所有密碼設(shè)置都為數(shù)字型，矩陣按鍵布局完全能夠滿足按鍵功能需求。按鍵功能程序設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于AT89C51單片機(jī)的電子密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有較高的安全性與可靠性，通過(guò)對(duì)電子密碼鎖模塊進(jìn)行調(diào)試與設(shè)計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)了密碼鎖系統(tǒng)主控、液晶顯示、密碼開(kāi)鎖與報(bào)警等功能。

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