基于單片機(jī)的家用智能電子密碼鎖的設(shè)計(jì)

葉鋼

（麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，浙江 麗水323000）

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及人們安全意識(shí)的加強(qiáng)，各種系列的防盜門系統(tǒng)廣泛進(jìn)入了大家的生活，因而防盜門鎖系統(tǒng)的安全性、方便性就顯得至關(guān)重要了。當(dāng)前市場(chǎng)上的大部分防盜門系統(tǒng)都是采用機(jī)械鑰匙開鎖，而機(jī)械鑰匙最大的缺點(diǎn)是其很容易被復(fù)制或盜用。本文介紹一種基于AT89C51 單片機(jī)的家用智能電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方法。

2 總體設(shè)計(jì)要求

2.1 該電子密碼鎖能夠?qū)θ梭w檢測(cè)，當(dāng)無人時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)息屏，當(dāng)有人站在門口超過3 秒鐘后，則系統(tǒng)屏幕點(diǎn)亮，進(jìn)入密碼輸入狀態(tài)（密碼為四位，初始值為1234）。

2.2 電子密碼鎖采用6 位共陰數(shù)碼管進(jìn)行顯示，其中左邊2位顯示內(nèi)容為系統(tǒng)密碼輸入倒計(jì)時(shí)時(shí)間，右邊4 位為當(dāng)前密碼輸入值。

2.3 當(dāng)電子密碼鎖系統(tǒng)進(jìn)入密碼輸入狀態(tài)時(shí)，顯示管顯示30 秒倒計(jì)時(shí)，若在30 秒內(nèi)密碼輸入正確，則綠燈亮，電磁閥工作，開門，系統(tǒng)不報(bào)警；若在30 秒內(nèi)密碼輸入錯(cuò)誤，則紅燈亮，蜂鳴器報(bào)警；若在倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，沒有輸入密碼，則紅燈亮，蜂鳴器報(bào)警。

2.4 電子密碼鎖的密碼輸入模塊采用4×3 行列式鍵盤，其中10 個(gè)按鍵為數(shù)字0～9，另外兩個(gè)按鍵分別為“清除/密碼修改”鍵和“確定”鍵。

2.5 在密碼輸入狀態(tài)時(shí)，若按“清除”鍵，可將之前輸入的密碼清除后，可重新輸入新密碼。

2.6 在密碼輸入狀態(tài)時(shí)，必須按下“確定”鍵表示密碼輸入完畢。

2.7 在正確輸入密碼開鎖后，可按下“清除/密碼修改”鍵進(jìn)行系統(tǒng)密碼修改，系統(tǒng)支持?jǐn)嚯姳４婷艽a。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

圖1 給出了本系統(tǒng)的硬件電路的框圖，單片機(jī)采用AT89C51，人體檢測(cè)傳感器采用紅外對(duì)管，當(dāng)有人遮擋時(shí)，紅外接收管輸出高電平，經(jīng)過74LS04 非門轉(zhuǎn)為低電平觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，密碼存儲(chǔ)模塊采用AT24C02C，鍵盤采用4×3 行列式鍵盤，顯示采用74HC595 驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管。

系統(tǒng)的各模塊連接具體如下：

（1）單片機(jī)與顯示模塊的連接：AT89C51 單片機(jī)的P2.0～P2.2 分別與74HC595 的SHCP（11 腳）、STCP（12 腳）、DS（14 腳）相接，兩片74HC595 采用級(jí)聯(lián)方式，一片控制數(shù)碼管的位選，一片控制數(shù)碼管的段選。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

（2）單片機(jī)與鍵盤的連接：單片機(jī)的P1 口接4×3 行列式鍵盤，鍵盤主要包括0～9 數(shù)字鍵、“清除/密碼修改”鍵、“確認(rèn)”鍵等。

（3）單片機(jī)與EEPROM 的連接：單片機(jī)的P2.6、P2.7 口分別接AT24C02C 的SCK（6 腳）和SDA（5 腳）。

（4）單片機(jī)與傳感器模塊的連接：單片機(jī)的P3.2 口接光電傳感器的輸入端，檢測(cè)是否有人。

（5）單片機(jī)與報(bào)警電路的連接：單片機(jī)的P3.3、P3.4、P3.7 分別接聲光報(bào)警器件。

4 程序設(shè)計(jì)

電子密碼鎖系統(tǒng)的程序主要包括主程序、鍵盤掃描子程序、74HC595 顯示子程序、AT24C02 讀寫子程序等。

4.1 主程序設(shè)計(jì)

主程序的主要功能包括：系統(tǒng)初始化、判斷門外是否有人、判斷密碼是否輸入完畢、判斷密碼是否輸入正確、判斷30s 倒計(jì)時(shí)時(shí)間是否結(jié)束、判斷是否開門或報(bào)警等。其程序流程圖如圖2所示。

4.2 鍵盤掃描子程序設(shè)計(jì)

鍵盤采用4×3 行列式鍵盤，通過P1.0～P1.3 連接鍵盤的4行，P1.4～P1.6 連接鍵盤的3 列，采用行掃描的方式，其流程圖如圖3 所示，其主要包含以下功能：判斷按鍵是否被按下、延時(shí)20ms、再次判斷是否有鍵被按下、鍵值處理、判斷按鍵是否已釋放。

圖2 主程序流程圖

4.3 74HC595 顯示子程序設(shè)計(jì)

電子密碼鎖系統(tǒng)顯示采用74HC595 進(jìn)行顯示驅(qū)動(dòng)，74HC595 是一塊串入并出移位芯片，它的顯示子程序流程圖如圖4 所示，主要包含的功能有：逐位移出位碼、判斷8 位數(shù)據(jù)是否全部移除完畢等。

圖3 鍵盤掃描子程序流程圖

圖4 74HC595 顯示子程序流程圖

4.4 AT24C02 讀寫程序

圖5 AT24C02 的引腳及與單片機(jī)的接口圖

AT24C02 是一種串行EEPROM 器件，它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、功耗低、占用I/O 口線少，性能價(jià)格比高。其引腳定義及與51 單片機(jī)的連接如圖5 所示。

AT24C02 內(nèi)含256Byte（2Kb），擦寫次數(shù)大于10000 次，寫入速度小于10ms。在圖5 中，由于僅擴(kuò)展一個(gè)器件，所以將A2、A1、A0 這3 條地址線接地，WP 為寫保護(hù)控制端，接地時(shí)允許寫入。SDA 為數(shù)據(jù)輸入/輸出線，SCL 為串行時(shí)鐘線，它采用I2C 模式與單片機(jī)進(jìn)行通信。

結(jié)束語

文中提出了一種基于AT89C51 單片機(jī)的智能電子密碼鎖的設(shè)計(jì)思路，該系統(tǒng)具有操作方便、功耗低、安全性能高、價(jià)格低、密碼能夠斷電保存等優(yōu)點(diǎn)，因此有著非常廣闊的應(yīng)用前景。隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)安全性等方面的考慮，電子密碼鎖的發(fā)展會(huì)越來越符合人們的實(shí)際生活需求。