基于單片機的電子密碼鎖設計

湯文洪+彭森

摘 要：在日常生活和工作中，鎖是每個人都離不開的，它是保護個人財產安全、保護資料檔案的關鍵元素。隨著電子技術的飛速發展，傳統彈子鎖的缺點漸漸被放大，社會對新式電子密碼鎖的需求越來越大，前景廣闊。本次設計基于單片機，其主控芯片選擇了單片機AT89C51，顯示模塊選擇了LCD1602，結合了自行設計的矩陣鍵盤、報警模塊等外圍電路，主控芯片的控制程序則使用C語言寫成，完成了一套具有按鍵輸入、顯示、解鎖、報警及密碼修改等多種功能的電子密碼控制系統。

關鍵詞：單片機；電子密碼鎖；矩陣鍵盤；LCD顯示；報警

1 引言

社會對電子密碼鎖安全性、易用性的需求，使得多種產品相繼問世。但它們中的大多數僅僅是針對特定的聲紋、指紋，并且無法做到遠程控制，只能用在保密要求較高的私人用途上。事實上，數字、字母、圖象、生物體征以及地點等因素都能夠作為密鑰的信息來源，上述信息的排列組合完全可以把電子密碼鎖的保密性推向更高的高度。與此同時，信息要素的組合也使得電子密碼鎖得到了無限拓展的可能性，產品將越來越多變，對用戶而言就有了很大的挑選余地。由此可以看出組合使用電子信息是電子密碼鎖今后發展的趨勢。

2 電子密碼鎖的工作原理

本設計采用了AT89C51作為核心芯片，單片機提供的I/O端口雖有限，但端口復用或擴展、結合有效的控制程序，實現基本的密碼控制功能是十分簡單的。單片機的外圍電路主要包括：一塊外接矩陣鍵盤（用來密碼輸入、控制程序流向），一塊LCD顯示屏（用來作為系統的輸出，對用戶的操作進行反饋）。當用戶進行開鎖時，首先利用鍵盤上的0-9完成密碼的輸入，而后確認，若正確則解鎖，否則保持鎖定狀態并要求重新輸入，在適當的時機可發出報警聲。在用戶進行密碼修改操作時，首先要輸入原密碼，只有當輸入和原密碼匹配時才會允許設置新密碼，新密碼設置完成后按確認鍵則保存。

3 方案設計

圖1為系統框圖。本系統主要包括單片機、矩陣鍵盤、復位電路、晶振電路和液晶顯示器等部分。作為整個系統的輸入，矩陣鍵盤擔當著與用戶交互的核心任務，用戶可以再此輸入密碼或控制程序的運行方向。

功能上，首先由用戶由矩陣鍵盤輸入密碼，而后與事先存儲的密碼進行比較，判斷出密碼的正確與否，然后單片機會控制特定引腳的電平以觸發開鎖電路或者報警電路。實用產品只須將單片機的負載由發光二極管替換為實際鎖具的開鎖電路即可，當然也可以用繼電器的常開觸點去控制電磁鐵吸合線圈。

具體的講，本設計可以分為硬件部分與軟件部分倆大部分。其中硬件部分又分為鍵盤輸入電路、復位電路、晶振電路、顯示電路、報警或解鎖提示電路等幾大模塊；相應的，軟件部分由主程序、按鍵檢測子程序、LCD顯示子程序、密碼修改子程序、報警聲音子程序等組成。

4 結論

本設計在Proteus軟件中設計了以AT89C51單片機為核心，擁有矩陣鍵盤、顯示、報警、復位、晶振等諸多模塊的完整電路，并在Keil中編寫了全套程序，程序中添加了較為詳細的注釋，便于閱讀、修改與維護。由Keil獲取Hex文件后，在Proueus進行了成功的仿真，得到了完整的設計。

本設計最終的電子密碼鎖成品具有以下功能：

（1）當通過4*3矩陣鍵盤輸入正確密碼時，密碼鎖正常開鎖，同時顯示屏出現相應的顯示信息，蜂鳴器播放開鎖音。

（2）當輸入密碼不正確時，不能開鎖，系統報警，同時顯示屏出現相應顯示信息。

（3）本設計系統中，密碼鎖的密碼可以通過矩陣鍵盤更改，但只有在輸入原始密碼正確的前提下方可設置新密碼，同時顯示器的顯示屏出現相應顯示信息。

參考文獻

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作者簡介

湯文洪，邵陽學院信息工程系電子科學與技術專業學生。

通訊作者（指導老師）

彭森，邵陽學院信息工程系教師。