基于單片機密碼鎖控制系統(tǒng)的設計

劉丹妮 范小倫 顏安

摘要：伴隨人們生活水平的日益提高，在家庭防盜方面，電子產(chǎn)品不斷向智能化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的機械鎖也在慢慢被電子智能鎖取代。電子密碼鎖的方便、經(jīng)濟實惠、安全系數(shù)高等特點越來越符合人們的需求。本文設計一種基于單片機密碼鎖的控制系統(tǒng)，采用 AT89C51單片機為系統(tǒng)的核心，再搭配液晶顯示器 LCD 作為顯示設備，并結合4*4外圍矩陣鍵盤作為輸入設備，運用 C 語言進行編寫主程序，選用 AT42C02為數(shù)據(jù)存儲器，再結合蜂鳴器，設計一款可以開鎖、報警、設置密碼的智能單片機密碼鎖。該密碼鎖修改密碼方便，輸錯密碼即可發(fā)出報警音，靈活性高，成本低，符合大眾對住宅、辦公室、保險柜用鎖的需求，具有很強的實用與推廣價值。

關鍵詞：AT89C51;密碼鎖;報警;LCD1602液晶顯示器

鎖具從古至今都為人們財務安全起到非常重要的作用，傳統(tǒng)老式機械鎖，里邊有鐵芯，需要經(jīng)常使用或保養(yǎng)，鑰匙一旦丟失，就需要換鎖，并且沒有報警系統(tǒng)，安全系數(shù)低。隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的老式鎖以經(jīng)不能滿足人們的需求，單片機的出現(xiàn)，開啟了智能電子產(chǎn)品時代。本文設計一款新型電子密碼鎖，能夠克服機械鎖的缺點：第一就是安全性高，只有密碼正確才能打得開;第二就是報警系統(tǒng)，當別人試圖強行開鎖時，警報聲就會響起;第三就是壽命高，單片機的壽命長，連續(xù)工作時間久，耗電小，大大的增強鎖具的使用時長;最后就是電子鎖的靈活性，開鎖密碼可以隨時更換，密碼的組合多。

1.????? 硬件系統(tǒng)設計

本設計的電子密碼鎖具有以下功能特點：可以一次輸入六位數(shù)的密碼，密碼正確則自動開鎖，密碼錯誤輸入大于三次則系統(tǒng)發(fā)出報警的聲音，超過三次則自動鎖定，需耐心等待6分鐘才能再次開鎖;輸入管理員確認密碼后即可直接修改已經(jīng)重新設定的開機密碼。為了有效防止用戶密碼被惡意竊取，密碼鎖還要求在用戶輸入指定密碼時在 LCD 屏幕上同時顯示 * 號，大幅度提升了密碼鎖的安全系數(shù);輸入清除過程中可以直接按下自動清除輸入鍵，清除所有輸入的用戶密碼。

本設計采選用 AT59C51單片機、4×4矩陣觸控鍵盤、LCD 液晶顯示器、蜂鳴器等硬件組成。通過鍵盤設置參數(shù)矩陣確定鍵盤的每個按鍵參數(shù)值，每一個按鍵都要對應相對的數(shù)字或者功能，然后先設立一組密碼保存，用作開鎖密碼，按下 OK 鍵保存成功，存儲芯片保存好數(shù)字信息之后，在通過矩陣鍵盤輸入的六位數(shù)字，主程序會與之前保存的密碼逐一進行對比，如果其中發(fā)現(xiàn)數(shù)字錯誤，不符合，則開鎖程序，不會執(zhí)行。同時觸發(fā)報警電路，蜂鳴器發(fā)出報警音，報警音20秒后停止。同時復位電路開始工作，清除數(shù)字。若連續(xù)輸三次密碼錯誤，矩陣鍵盤就會處于鎖定狀態(tài)，需等待一定時間才可再次輸入，在輸入密碼時，為了防止偷窺，輸入的數(shù)字會顯示 * 號，如果忘記開門密碼，大可不必擔心，我們可輸入最先設定的管理員密碼，輸入正確后即可再次重新設定新密碼。本系統(tǒng)硬件模塊電路包括：AT89C51最小系統(tǒng)設計、AT24C02密碼存儲芯片電路設計、蜂鳴器電路模塊設計、矩陣鍵盤設計、LCD1602顯示模塊、開鎖電路模塊設計等。該系統(tǒng)硬件設計原理圖如圖1所示。

2.????? 系統(tǒng)軟件設計

密碼鎖工作的主要過程：先開啟鍵盤，即按下開啟鍵，鍵盤開啟之后， LCD 顯示屏開始工作，這時就可以輸入密碼，輸入數(shù)字時，每個數(shù)字顯示 * 號，當輸完六位密碼后，按下確定輸入鍵 D，系統(tǒng)會對輸入的密碼，與之前保存在密碼存儲芯片中的開機密碼逐一進行對比，如果密碼正確，那么就會驅動繼電器進行工作，密碼鎖就自動開啟，如果輸入六位密碼，與開機密碼對比出現(xiàn)錯誤，則報警器開始報警，同時清除所輸入的六位密碼。如果忘記密碼，可輸入管理員密碼，進行重新設置密碼。

3.????? 系統(tǒng)軟件調試及結果

本系統(tǒng)的程序設計主要采用 proteus8.6進行軟件仿真，先通過它豐富的器件庫進行原理圖的繪制，然后再加入已經(jīng)編寫好的程序代碼，然后再運行模擬單片機以及外圍器件的仿真。（1）開鎖功能。系統(tǒng)通電后，處于鎖屏狀態(tài)，此時點擊開啟，可以輸入密碼，輸入密碼的密碼在顯示器上以“*”形式顯示出來，密碼正確后按下確定鍵，密碼鎖開啟。若密碼錯誤，會發(fā)出報警音，并提示錯誤和記錄密碼錯誤次數(shù)。（2）修改密碼功能。點擊開啟鍵盤鍵，再按下修改鍵然后輸入管理員密碼，密碼正確，則可以修改密碼，接著系統(tǒng)會提示你輸入新的6位密碼，第一次輸入完成之后，按下修改鍵，然后第二次再輸入密碼，兩次密碼相同，則修改成功。如果不相同，則返回開啟鍵盤狀態(tài)。（3）鎖盤報警功能。如果輸入密碼錯誤三次，則會鎖屏六分鐘，避免有人惡意試探密碼，同時發(fā)出報警音20秒。（4）上鎖功能。按下啟動鍵后，可進入輸入密碼狀態(tài)，按下上鎖鍵，即可重新回到，上鎖待機狀態(tài)。（5）清除功能。輸入過程中可以按下清除鍵，清除所輸入的密碼。

參考文獻：

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作者簡介：

劉丹妮（1988—），女，陜西省商洛人，研究生，助教，主要研究電力電子技術方向。