基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

湯文洪+彭森

摘 要：在日常生活和工作中，鎖是每個(gè)人都離不開的，它是保護(hù)個(gè)人財(cái)產(chǎn)安全、保護(hù)資料檔案的關(guān)鍵元素。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)彈子鎖的缺點(diǎn)漸漸被放大，社會對新式電子密碼鎖的需求越來越大，前景廣闊。本次設(shè)計(jì)基于單片機(jī)，其主控芯片選擇了單片機(jī)AT89C51，顯示模塊選擇了LCD1602，結(jié)合了自行設(shè)計(jì)的矩陣鍵盤、報(bào)警模塊等外圍電路，主控芯片的控制程序則使用C語言寫成，完成了一套具有按鍵輸入、顯示、解鎖、報(bào)警及密碼修改等多種功能的電子密碼控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；電子密碼鎖；矩陣鍵盤；LCD顯示；報(bào)警

1 引言

社會對電子密碼鎖安全性、易用性的需求，使得多種產(chǎn)品相繼問世。但它們中的大多數(shù)僅僅是針對特定的聲紋、指紋，并且無法做到遠(yuǎn)程控制，只能用在保密要求較高的私人用途上。事實(shí)上，數(shù)字、字母、圖象、生物體征以及地點(diǎn)等因素都能夠作為密鑰的信息來源，上述信息的排列組合完全可以把電子密碼鎖的保密性推向更高的高度。與此同時(shí)，信息要素的組合也使得電子密碼鎖得到了無限拓展的可能性，產(chǎn)品將越來越多變，對用戶而言就有了很大的挑選余地。由此可以看出組合使用電子信息是電子密碼鎖今后發(fā)展的趨勢。

2 電子密碼鎖的工作原理

本設(shè)計(jì)采用了AT89C51作為核心芯片，單片機(jī)提供的I/O端口雖有限，但端口復(fù)用或擴(kuò)展、結(jié)合有效的控制程序，實(shí)現(xiàn)基本的密碼控制功能是十分簡單的。單片機(jī)的外圍電路主要包括：一塊外接矩陣鍵盤（用來密碼輸入、控制程序流向），一塊LCD顯示屏（用來作為系統(tǒng)的輸出，對用戶的操作進(jìn)行反饋）。當(dāng)用戶進(jìn)行開鎖時(shí)，首先利用鍵盤上的0-9完成密碼的輸入，而后確認(rèn)，若正確則解鎖，否則保持鎖定狀態(tài)并要求重新輸入，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)可發(fā)出報(bào)警聲。在用戶進(jìn)行密碼修改操作時(shí)，首先要輸入原密碼，只有當(dāng)輸入和原密碼匹配時(shí)才會允許設(shè)置新密碼，新密碼設(shè)置完成后按確認(rèn)鍵則保存。

3 方案設(shè)計(jì)

圖1為系統(tǒng)框圖。本系統(tǒng)主要包括單片機(jī)、矩陣鍵盤、復(fù)位電路、晶振電路和液晶顯示器等部分。作為整個(gè)系統(tǒng)的輸入，矩陣鍵盤擔(dān)當(dāng)著與用戶交互的核心任務(wù)，用戶可以再此輸入密碼或控制程序的運(yùn)行方向。

功能上，首先由用戶由矩陣鍵盤輸入密碼，而后與事先存儲的密碼進(jìn)行比較，判斷出密碼的正確與否，然后單片機(jī)會控制特定引腳的電平以觸發(fā)開鎖電路或者報(bào)警電路。實(shí)用產(chǎn)品只須將單片機(jī)的負(fù)載由發(fā)光二極管替換為實(shí)際鎖具的開鎖電路即可，當(dāng)然也可以用繼電器的常開觸點(diǎn)去控制電磁鐵吸合線圈。

具體的講，本設(shè)計(jì)可以分為硬件部分與軟件部分倆大部分。其中硬件部分又分為鍵盤輸入電路、復(fù)位電路、晶振電路、顯示電路、報(bào)警或解鎖提示電路等幾大模塊；相應(yīng)的，軟件部分由主程序、按鍵檢測子程序、LCD顯示子程序、密碼修改子程序、報(bào)警聲音子程序等組成。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)在Proteus軟件中設(shè)計(jì)了以AT89C51單片機(jī)為核心，擁有矩陣鍵盤、顯示、報(bào)警、復(fù)位、晶振等諸多模塊的完整電路，并在Keil中編寫了全套程序，程序中添加了較為詳細(xì)的注釋，便于閱讀、修改與維護(hù)。由Keil獲取Hex文件后，在Proueus進(jìn)行了成功的仿真，得到了完整的設(shè)計(jì)。

本設(shè)計(jì)最終的電子密碼鎖成品具有以下功能：

（1）當(dāng)通過4*3矩陣鍵盤輸入正確密碼時(shí)，密碼鎖正常開鎖，同時(shí)顯示屏出現(xiàn)相應(yīng)的顯示信息，蜂鳴器播放開鎖音。

（2）當(dāng)輸入密碼不正確時(shí)，不能開鎖，系統(tǒng)報(bào)警，同時(shí)顯示屏出現(xiàn)相應(yīng)顯示信息。

（3）本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，密碼鎖的密碼可以通過矩陣鍵盤更改，但只有在輸入原始密碼正確的前提下方可設(shè)置新密碼，同時(shí)顯示器的顯示屏出現(xiàn)相應(yīng)顯示信息。

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作者簡介

湯文洪，邵陽學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。

通訊作者（指導(dǎo)老師）

彭森，邵陽學(xué)院信息工程系教師。