一種基于交互式投影輸入的電子密碼鎖

胡澤宇　高詩竹　劉吉寬　王昕

【摘 要】本文介紹了一種全新的交互式投影輸入智能門禁，以滑動(dòng)圖案解鎖代替?zhèn)鹘y(tǒng)按鍵鍵盤，以解決普通電子密碼鎖物理鍵盤易損壞，數(shù)字密碼記憶不便等缺點(diǎn)，重點(diǎn)闡述門禁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理。應(yīng)用結(jié)果表明，交互式投影輸入的電子密碼鎖具有高安全性，高便捷性，低成本，易推廣等特點(diǎn)，是未來智能門禁系統(tǒng)發(fā)展的新方向。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 電子密碼鎖 交互式投影

1引言

隨著電子工藝技術(shù)的日漸成熟，電子密碼鎖因安全性高、不用攜帶物理鑰匙等優(yōu)勢(shì)正在逐步代替原有的機(jī)械彈簧鎖?？墒请S著普通電子密碼鎖在人們?nèi)粘Ｉ钪械倪\(yùn)用，物理鍵盤易損壞，數(shù)字密碼記憶不便等缺點(diǎn)也慢慢暴露出來。本設(shè)計(jì)采用全新的交互式投影作為輸入端，以滑動(dòng)圖案解鎖代替?zhèn)鹘y(tǒng)按鍵鍵盤，以解決上述存在問題。

本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為控制核心，控制輸入模塊、監(jiān)控模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊等，實(shí)現(xiàn)密碼開門、錯(cuò)誤報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。

2模塊介紹

2.1主控芯片

AT89S52是一種高性能、低功耗的CMOS 8位微控制器。它具有8K系統(tǒng)、可編程Flash 存儲(chǔ)器。由于芯片采用Atmel 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，故而在系統(tǒng)穩(wěn)定性與靈活性方面都有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，且與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容，片上Flash可通過程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中編程，因而廣泛的被應(yīng)用于嵌入式控制系統(tǒng)中。

2.2激光鍵盤介紹

激光鍵盤是一款采用交互式投影技術(shù)的輸入終端設(shè)備。在鍵盤使用時(shí)激活底部一字扇形激光燈和上端投影設(shè)備，人手指在觸碰相應(yīng)投影區(qū)域，激光燈便會(huì)在人手指上反射出相應(yīng)光斑，攝像頭采集手指反射光斑，此時(shí)，內(nèi)部單片機(jī)將攝像頭采集到的圖像信息在內(nèi)部通過與之前錄入的位置信息相匹配，便可確定人手指所在位置從而確定輸入鍵，再轉(zhuǎn)化成相應(yīng)字符串通過藍(lán)牙輸入至使用者藍(lán)牙匹配設(shè)備。

2.3 LCD1602顯示器介紹

LCD1602是16字符*2行的字符型LCD顯示器，由32個(gè)字符點(diǎn)陣塊組成，其中每個(gè)字符點(diǎn)陣塊也都由5×7或5×10個(gè)點(diǎn)陣組成，它可以顯示國際ASCII碼表中所有可視的字符。LCD1602中內(nèi)置了字符產(chǎn)生器ROM 、字符產(chǎn)生器RAM和顯示數(shù)據(jù)RAM。其中共內(nèi)置了192個(gè)常用字符的字模，還包含有8個(gè)字節(jié)的RAM，可存放用戶自定義的字符。1602液晶顯示器以其體積小、微功耗、顯示內(nèi)容豐富等諸多優(yōu)點(diǎn)，在低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

3電子鎖系統(tǒng)

電子鎖系統(tǒng)由交互式投影輸入模塊、手機(jī)APP模塊、顯示模塊、單片機(jī)模塊、藍(lán)牙模塊和電源模塊構(gòu)成。

鐳射激光鍵盤作為整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)輸入部分，一字線型激光燈在藍(lán)牙檢測(cè)到匹配裝置后發(fā)送相應(yīng)指令給單片機(jī)，單片機(jī)通過I/O口電平變化控制繼電器激活鐳射鍵盤，開啟一字線性激光燈和攝像頭。此時(shí)激光扇面如果被手指遮擋便會(huì)在手指上顯示一個(gè)由攝像頭捕捉手指反射的激光光斑，光斑與數(shù)據(jù)卡之前存入的位置信息進(jìn)行匹配，由勾股三角形可以計(jì)算出手指位置，從而得到輸入的位置信息。

手機(jī)APP模塊作為鎖與主人的聯(lián)絡(luò)器，將密碼通過手機(jī)內(nèi)部字符串處理經(jīng)藍(lán)牙模塊發(fā)送輸入電子鎖系統(tǒng)，電子鎖內(nèi)部單片機(jī)將接收到字符串與內(nèi)部存儲(chǔ)芯片存儲(chǔ)的密碼相匹配，匹配成功后單片機(jī)控制繼電器模塊開啟，斷開外設(shè)電磁鎖輸入電流，門鎖被開啟。在密碼匹配成功后，單片機(jī)內(nèi)部管腳電平自動(dòng)改變，此時(shí)也可以在內(nèi)存卡中重新寫入密碼。

單片機(jī)模塊作為全部系統(tǒng)的總控中心，只接收從手機(jī)發(fā)來的信號(hào)，協(xié)調(diào)控制全部全部工作，藍(lán)牙模塊通過51單片機(jī)P3.0和P3.1與手機(jī)進(jìn)行通訊。單片機(jī)在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)密碼，也可通過手機(jī)發(fā)來的字符串進(jìn)行密碼重置，每次輸入密碼調(diào)動(dòng)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器記滿3次錯(cuò)誤后單片機(jī)啟動(dòng)自鎖功能，不再接收外部藍(lán)牙發(fā)送的訊息，并變換I/O口高低電平控制開啟監(jiān)控報(bào)警設(shè)備。LCD1602作為顯示設(shè)備，通過I/O口直接連接在單片機(jī)上，通過相應(yīng)指令調(diào)動(dòng)內(nèi)部字符作為顯示。

4結(jié)語

基于交互式投影輸入的電子密碼鎖較普通數(shù)字密碼鎖而言，在安全性與便捷性方面都有較大提高，并較指紋鎖虹膜鎖相比具有極高的性價(jià)比，是未來智能門禁系統(tǒng)發(fā)展的新方向。

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