基于單片機(jī)與串行通信的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

董澤偉

【摘 要】計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展促進(jìn)了電子密碼鎖的更新?lián)Q代，這也使基于單片機(jī)和串行通信技術(shù)的電子密碼鎖得到了廣闊的發(fā)展空間。本文闡述了基于單片機(jī)和串行通信技術(shù)的電子密碼鎖具備的基本功能，并分析了其設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及密碼鎖系統(tǒng)的研發(fā)，為我國(guó)電子密碼鎖的理論研究提供了一些參考資料。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)與串行通信；電子密碼鎖；設(shè)計(jì)

新型電子密碼鎖是以計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能化管理技術(shù)等高新技術(shù)為基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)上十分精巧，構(gòu)造也比較合理，相比于傳統(tǒng)密碼鎖其在安全性能和防盜設(shè)計(jì)方面優(yōu)勢(shì)比較明顯?；趩纹瑱C(jī)和串行通信的電子化密碼鎖比一般的密碼鎖功能更加全面、系統(tǒng)更加完備、安全防盜性能也更高，是具有廣泛應(yīng)用前景的新型密碼鎖。

一、基于單片機(jī)和串行通信的電子密碼鎖具備的基本功能

基于單片機(jī)和串行通信的電子密碼鎖在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)了有多樣性、實(shí)用性的使用功能，其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智能化、自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下正在逐漸拓展應(yīng)用范圍和革新設(shè)計(jì)技術(shù)。基于單片機(jī)和串行通信的電子密碼鎖可以實(shí)現(xiàn)與智能化中央監(jiān)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的有效連接，其以高度集成的模塊、直觀簡(jiǎn)易的構(gòu)造、便捷的使用性能和較高的安全可靠性等功能特性實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化的人機(jī)交互過(guò)程，也融入了智能判定技術(shù)和信號(hào)提取技術(shù)，革新了密碼鎖的應(yīng)用技術(shù)。這種類型的電子密碼鎖不僅可以實(shí)現(xiàn)一般電子密碼鎖所具有的全部功能，還引入了新型嵌入技術(shù)，減少了繁瑣復(fù)雜的密碼鎖元件，提高了電子鎖硬件的性能和運(yùn)行效果，實(shí)現(xiàn)了電子密碼的動(dòng)態(tài)管理。此外，這種密碼鎖也具有一定的拓展功能，隨著自動(dòng)化技術(shù)、信息通信技術(shù)和智能化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，這種密碼鎖會(huì)在技術(shù)層面、設(shè)計(jì)層面和系統(tǒng)開發(fā)層面不斷創(chuàng)新發(fā)展，以適應(yīng)日益復(fù)雜的社會(huì)需求。

二、基于單片機(jī)和串行通信的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電子密碼鎖的總體結(jié)構(gòu)使用主從式與總線型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫浇Y(jié)構(gòu)。鍵盤方面使用了4×3的矩陣排列，主控芯片為ATMEL89C52，鍵盤按鍵為機(jī)械式的開關(guān)結(jié)構(gòu)且按鍵都有獨(dú)立的功能。單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)密碼的上傳與傳輸，上位機(jī)起到數(shù)據(jù)處理和分析的作用，并依附于信息化的數(shù)據(jù)庫(kù)。結(jié)果融入了異步的串行方式，提高了傳輸效率與距離，且具有操作簡(jiǎn)便、靈活性高、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。

（二）關(guān)鍵元件的設(shè)計(jì)

此類型電子鎖的核心關(guān)鍵是單片機(jī)，其具有較好的實(shí)用性能且節(jié)能效果明顯。通信串行的接口設(shè)置為兩個(gè)，中斷級(jí)要相應(yīng)設(shè)置為兩個(gè)。

（三）通信協(xié)議的拓展

總線的控制器使用了單片機(jī)，接口電路則進(jìn)行了異步的串行通信處理，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院碗p向命令的傳輸效率。采用兩層的通信協(xié)議，并保證每層協(xié)議各自獨(dú)立，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單明了，通信的雙方借助于專用接口對(duì)單片機(jī)進(jìn)行輸出。

三、電子密碼鎖的系統(tǒng)開發(fā)

（一）核心的處理模塊

電子密碼鎖中最關(guān)鍵的一個(gè)模塊就是核心處理的模塊，其不僅可以對(duì)其它各個(gè)模塊進(jìn)行有序地調(diào)度安排，還能對(duì)密碼的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理。這個(gè)模塊的基本結(jié)構(gòu)涵蓋了存儲(chǔ)器、單片機(jī)和現(xiàn)實(shí)的電路等，單片機(jī)作為核心處理模塊的中心結(jié)構(gòu)，其根本任務(wù)就是配合軟件系統(tǒng)來(lái)完成各種信息數(shù)據(jù)的記錄、分析、處理以及核對(duì)密碼核等工作[1]。

（二）人機(jī)交互的模塊開發(fā)

電子密碼鎖的鍵盤按鍵在排列上為行列交叉的模式，行線則使用了低電平的觸發(fā)，并根據(jù)通信過(guò)程的實(shí)際情況和信息數(shù)據(jù)來(lái)展開列線寫入，并判定按鍵的實(shí)際使用狀態(tài)。電路選擇的主要顯示元件為SM1602A型的顯示屏，其通電是具有小電流和小背光電流的特點(diǎn)，這就能保證其與單片機(jī)直接進(jìn)行有效的通信連接，并可以顯示出兩行字符，也可以與單片機(jī)進(jìn)行有效的信息傳遞和信息互相接受[2]。

（三）軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)

在設(shè)計(jì)密碼鎖時(shí)，需要根據(jù)相應(yīng)的安全設(shè)計(jì)規(guī)則對(duì)密碼鎖的軟件系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)先的設(shè)計(jì)和開發(fā)，以保證電子密碼鎖能夠保持良好的實(shí)用性能和安全性能。軟件系統(tǒng)的需要編寫各種的開發(fā)程序。此外，還要對(duì)電子鎖的密碼進(jìn)行加密程序的設(shè)計(jì)與開發(fā)。可以通過(guò)二級(jí)的加密算法來(lái)對(duì)電子鎖的密碼進(jìn)行各種形式的加密處理，并判斷當(dāng)前已經(jīng)輸入系統(tǒng)的密碼，如果密碼與系統(tǒng)設(shè)定密碼可以相匹配，那么密碼鎖就會(huì)自動(dòng)打開，而如果輸入的密碼與系統(tǒng)設(shè)定密碼不符合，密碼鎖則會(huì)發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音提示，要求重新進(jìn)行一次密碼輸入，如果密碼錯(cuò)誤連續(xù)出現(xiàn)三次，密碼是則會(huì)自行鎖住，并開啟報(bào)警系統(tǒng)，這就將軟件系統(tǒng)和密碼鎖的功能良好的結(jié)合了起來(lái)[3]。

四、結(jié)束語(yǔ)

基于單片機(jī)和串行通信的電子密碼鎖已經(jīng)越來(lái)越多地被應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面之中，且體現(xiàn)出了良好的實(shí)用性、安全性和智能性。這種具有高度集成化、高新智能化和信息網(wǎng)絡(luò)化的密碼鎖會(huì)在科技進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)下不斷完善硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和安全性能，從而獲得更好的應(yīng)用前景。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃永東.PLC與單片機(jī)之間的串行通信及技術(shù)應(yīng)用分析[J].電子制作，2018（z2）.

[2]肖鵬，屈盼讓，孫少華，等.基于FPGA的異步串行通信波特率容錯(cuò)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2018（7）.

[3]徐萬(wàn)明，楊敏，楊思陽(yáng)，等.基于單片機(jī)的多功能電子密碼鎖設(shè)計(jì)[J].信息通信，2018（4）.