基于單片機(jī)的密碼鎖儲物罐設(shè)計

張曉潔+鄭鑫+韋雨梅+石柳月+榮康

摘要：設(shè)計了一款基于單片機(jī)的密碼鎖儲物罐。該系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)控制，采用4x4矩陣鍵盤輸入，LCDl602液晶輸出。繼電器驅(qū)動電磁鎖以實現(xiàn)儲物罐開鎖閉鎖功能，同時增加了蜂鳴器實現(xiàn)提示和報警功能。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；密碼鎖；儲物；防盜報警

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對生活的品質(zhì)有了更高的追求，生活的各個領(lǐng)域正日趨顯著突出的高效智能化。在一些較大的超市、游泳館、健身房等場所，傳統(tǒng)的臨時物品儲物柜已逐步由智能儲物柜所相繼代替。本項目重點(diǎn)攻關(guān)的密碼鎖儲物罐是綜合市場調(diào)研所得，同時參考市場上已經(jīng)推出的儲物柜的特點(diǎn)及缺陷，采用單片機(jī)作為主控芯片實現(xiàn)研發(fā)設(shè)計的一種新型密碼鎖儲物裝置。相較于以往市場上的儲物柜而言，制作成本低廉，功能多樣，具有現(xiàn)實廣闊的應(yīng)用前景和主體有益的推廣價值。

1密碼鎖儲物罐功能分析

本項目設(shè)計的這個密碼鎖儲物罐主要用于存放鑰匙及一些體積較小的臨時物品，具有智能存儲、密碼修改和防盜報警三個方面的功能，可以有效解決學(xué)生對宿舍鑰匙存儲及居民對臨時物品存儲的潛在需求，若將裝置外觀及體積進(jìn)行改造，還可滿足小區(qū)居民對接收快遞、牛奶等外來物品的需求。儲物罐外觀設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。物品無法從投物口取出，只有通過門鎖裝置輸入正確的密碼才能開鎖取出物品。

此密碼鎖儲物罐的密碼可以根據(jù)用戶的需求隨時更改，更改密碼時需在開鎖狀態(tài)下進(jìn)行，密碼鎖還配備有管理員方面的掌控權(quán)限，當(dāng)用戶忘記了自己設(shè)置的新密碼時，可通過管理員對密碼進(jìn)行重新設(shè)置。管理員要設(shè)置新密碼時，也需輸入管理員的身份密碼，才可以對用戶密碼進(jìn)行管理。

2密碼鎖儲物罐總體設(shè)計

基于安全考慮，此密碼鎖儲物罐的密碼開鎖系統(tǒng)將設(shè)置六位用戶密碼，且為了避免密碼在輸入過程中被竊取，輸入密碼時LCD屏幕上會將輸入的字符隱藏而只顯示*號，當(dāng)用戶輸入的密碼與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的密碼不匹配時，密碼鎖會發(fā)出聲音，提醒用戶密碼輸入有誤，當(dāng)用戶連續(xù)輸錯密碼三次以上時，系統(tǒng)會鎖住鍵盤并發(fā)出警報，這樣可以達(dá)到防盜報警的功能，系統(tǒng)總體原理圖如圖2所示。

3密碼鎖軟硬件實現(xiàn)

密碼鎖設(shè)計分為硬件設(shè)計與軟件設(shè)計兩部分。其中，硬件部分由STC89C52單片機(jī)、電源、4x4矩陣鍵盤、LCD1602顯示模塊、密碼存儲、復(fù)位、晶振、蜂鳴器報警模塊、繼電器組成；軟件部分采用C語言進(jìn)行程序編寫，本次設(shè)計以主程序為軸線，由LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、密碼設(shè)置程序、開鎖程序和延時程序等模塊共同設(shè)計組成，再通過如上模塊研發(fā)提供了密碼的輸入、設(shè)置、修改及報警等功能。

3.1硬件電路實現(xiàn)

3.1.1存儲電路實現(xiàn)

I2C總線全稱為芯片間總線，總線由2根連線實現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，12C總線在連接外圍器件和構(gòu)成外圍擴(kuò)展系統(tǒng)時非常方便?？偩€采用兩線制，由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL構(gòu)成，為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，本系統(tǒng)使用串行EEPROM芯片。AT24C01系列是典型的12C串行總線的EEPROM，本系統(tǒng)采用此芯片來直接操控數(shù)據(jù)存儲，存儲系統(tǒng)連接如圖3所示。

3.1.2指示燈及控制電路實現(xiàn)

指示燈及控制電路是密碼鎖的報警電路模塊，正常使用或加電時不會報警，當(dāng)用戶在鍵盤上輸入錯誤密碼時就會發(fā)出報警聲，密碼鎖控制部分由繼電器來執(zhí)行操作控制，用戶密碼在鍵盤上輸入正確時，選擇開鎖繼電器就會吸合從而打開密碼鎖，控制模塊電路如圖4所示。

3.2軟件設(shè)計

軟件設(shè)計采用C語言進(jìn)行程序編寫，與匯編語言相比，C語言具有程序可讀性好、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。本次程序編制中的整體設(shè)計模式可闡釋如下：

首先對顯示模塊LCDl602選擇展開軟件設(shè)計，使得在仿真圖中可以顯示字符；其次，對4×4按鍵進(jìn)行設(shè)計，使得在液晶顯示正常的情況下按鍵顯示就可以傳回數(shù)值；最后把密碼存儲模塊24C02加入其中。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成，主程序設(shè)計流程即如圖5所示。

4結(jié)果展示

在硬件背景支持環(huán)境下，用Proteus成功設(shè)計集成電路，用Keil將前期邏輯完善的程序編譯成芯片可識別的S51文件，利用PC機(jī)寫進(jìn)Proteus程序圖芯片內(nèi)并轉(zhuǎn)入仿真測試，同時對其出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行修改調(diào)試。在電腦上仿真測試電路控制沒有問題后，根據(jù)仿真電路支持設(shè)定元器件的美觀擺放，從而做成PCB電路板。通過焊接元器件和給單片機(jī)燒錄程序，繼而調(diào)試硬件電路，最終實現(xiàn)了電子密碼鎖的功能。

經(jīng)過測試，當(dāng)輸入密碼正確，開鎖指示燈亮起，實現(xiàn)開鎖功能。輸入密碼錯誤三次，4x4按鍵鎖住無法再輸入任何內(nèi)容，并出現(xiàn)報警，實物作品測試結(jié)果如圖6所示。

5結(jié)束語

本文對基于單片機(jī)的密碼鎖儲物罐設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述.著重介紹了密碼鎖儲物罐的密碼鎖系統(tǒng)。這個密碼鎖系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)、4x4矩陣鍵盤、LCD1602液晶等模塊組成.具有設(shè)置、修改六位用戶密碼、超次報警、超次鎖定、密碼錯誤報警等功能，經(jīng)過多次的調(diào)試及測試，系統(tǒng)功能達(dá)到了預(yù)期的效果。密碼鎖儲物罐后續(xù)擴(kuò)展技術(shù)可以向指紋識別、人臉識別、行為識別等技術(shù)方面去融合實現(xiàn)進(jìn)一步的深入研究。