基于51單片機的電子密碼鎖設計

周道杰 章浩 陳嘉健

摘要：隨著科技的發展，防盜系統的安全性、方便性就變得至關重要。本文設計了一種基于51單片機的電子密碼鎖系統，采用AT89C51為主控芯片，主要由單片機最小系統、顯示模塊、矩陣鍵盤模塊、發聲模塊和驅動電路模塊五部分組成，設計實現了用戶可通過矩陣按鍵鍵盤進行密碼輸入，通過液晶屏上顯示操作信息、按鍵發聲反饋、對輸入密碼清零等一系列基本功能。具有操作簡單、穩定和可拓展性強的特點。

關鍵詞：單片機;AT89C51;顯示模塊;矩陣鍵盤;密碼清零

1引言

安全問題是現代社會各界普遍關注的焦點之一。在現實生活中，很多場合都用到了電子密碼鎖，比如說門禁系統，銀行賬戶管理，保險箱等等地方都要用到電子密碼鎖。隨著單片機的迅速發展，其應用領域越來越廣，51系列單片機由于具有可靠性好，以及擴展控制功能強等優點，成為國內目前應用最廣泛的一種8位單片機之一，所以將其應用到保密和安全方面是必然的，基于單片機的電子密碼鎖的研究在保護財產和人身安全方面可以給人們帶來更多更好的選擇。

2系統總體設計方案

2.1系統的功能介紹

用單片機做主機運算器，可系統復位，4*4鍵盤設置0～9數字鍵、“開門”鍵、“關門”鍵、輸入密碼清除鍵和確定鍵。LCD在系統上電和待機狀態顯示Welcome，按下“開門”鍵時顯示inputpasswd，且根據按下的按鍵不同和輸入密碼的正確與否LCD給出相應的提示信息。當繼電器在打開5秒內無響應時，會自動閉合。本次設計設置初始密碼為1234。

2.2系統的整體框圖

本設計采用4*4的矩陣鍵盤作為輸入，AT89C51單片機作為主機，LCD1602作為顯示器，晶體管地放大電流驅動的蜂鳴器作為發聲裝置，LED和繼電器驅動電路作為系統響應結果。根據系統擬達到的總體功能，將其劃分為以下五個功能模塊：運算主機模塊、顯示模塊、矩陣鍵盤模塊、發聲模塊和驅動電路模塊。系統整體框圖如圖1所示。

3系統硬件設計

3.11602LCD顯示電路

LCD1602液晶顯示器是一種字符點陣式LCD顯示器模塊。它不僅能夠顯示阿拉伯數字，而且還能夠顯示特殊的符號，以及英文字母（即英文語句提示信息），因此其用途比較靈活，應用比較廣泛。單片機AT89C51從鍵盤接收得到的數據運算程序后，結果傳送給LCD1602數據端并在液晶屏上顯示出。

3.2矩陣鍵盤電路

矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。用I/O接口線組成行、列結構，鍵位設置在行、列的交點上。本設計如圖7所示，4*4的行、列結構可組成16個鍵盤，比一個鍵位用一根I/O口線的獨立式鍵盤少了一半的I/O接口線。而且鍵位越多，情況越明顯。因此，在按鍵比較多時，往往采用矩陣式鍵盤。

3.3驅動電路

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。

4系統軟件設計

通過上述原理，繪制主程序和子程序流程圖，利用Keil軟件，對單片機進行編程，設計程序流程圖如下圖2所示：

5.設計結果及分析

通過仿真測試顯示，基本實現設計要求，且較為穩定，和預期結果基本一致。

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