基于單片機(jī)的密碼鎖儲(chǔ)物罐設(shè)計(jì)

張曉潔+鄭鑫+韋雨梅+石柳月+榮康

摘要：設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的密碼鎖儲(chǔ)物罐。該系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)控制，采用4x4矩陣鍵盤(pán)輸入，LCDl602液晶輸出。繼電器驅(qū)動(dòng)電磁鎖以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)物罐開(kāi)鎖閉鎖功能，同時(shí)增加了蜂鳴器實(shí)現(xiàn)提示和報(bào)警功能。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；密碼鎖；儲(chǔ)物；防盜報(bào)警

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)生活的品質(zhì)有了更高的追求，生活的各個(gè)領(lǐng)域正日趨顯著突出的高效智能化。在一些較大的超市、游泳館、健身房等場(chǎng)所，傳統(tǒng)的臨時(shí)物品儲(chǔ)物柜已逐步由智能儲(chǔ)物柜所相繼代替。本項(xiàng)目重點(diǎn)攻關(guān)的密碼鎖儲(chǔ)物罐是綜合市場(chǎng)調(diào)研所得，同時(shí)參考市場(chǎng)上已經(jīng)推出的儲(chǔ)物柜的特點(diǎn)及缺陷，采用單片機(jī)作為主控芯片實(shí)現(xiàn)研發(fā)設(shè)計(jì)的一種新型密碼鎖儲(chǔ)物裝置。相較于以往市場(chǎng)上的儲(chǔ)物柜而言，制作成本低廉，功能多樣，具有現(xiàn)實(shí)廣闊的應(yīng)用前景和主體有益的推廣價(jià)值。

1密碼鎖儲(chǔ)物罐功能分析

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的這個(gè)密碼鎖儲(chǔ)物罐主要用于存放鑰匙及一些體積較小的臨時(shí)物品，具有智能存儲(chǔ)、密碼修改和防盜報(bào)警三個(gè)方面的功能，可以有效解決學(xué)生對(duì)宿舍鑰匙存儲(chǔ)及居民對(duì)臨時(shí)物品存儲(chǔ)的潛在需求，若將裝置外觀及體積進(jìn)行改造，還可滿足小區(qū)居民對(duì)接收快遞、牛奶等外來(lái)物品的需求。儲(chǔ)物罐外觀設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。物品無(wú)法從投物口取出，只有通過(guò)門(mén)鎖裝置輸入正確的密碼才能開(kāi)鎖取出物品。

此密碼鎖儲(chǔ)物罐的密碼可以根據(jù)用戶的需求隨時(shí)更改，更改密碼時(shí)需在開(kāi)鎖狀態(tài)下進(jìn)行，密碼鎖還配備有管理員方面的掌控權(quán)限，當(dāng)用戶忘記了自己設(shè)置的新密碼時(shí)，可通過(guò)管理員對(duì)密碼進(jìn)行重新設(shè)置。管理員要設(shè)置新密碼時(shí)，也需輸入管理員的身份密碼，才可以對(duì)用戶密碼進(jìn)行管理。

2密碼鎖儲(chǔ)物罐總體設(shè)計(jì)

基于安全考慮，此密碼鎖儲(chǔ)物罐的密碼開(kāi)鎖系統(tǒng)將設(shè)置六位用戶密碼，且為了避免密碼在輸入過(guò)程中被竊取，輸入密碼時(shí)LCD屏幕上會(huì)將輸入的字符隱藏而只顯示*號(hào)，當(dāng)用戶輸入的密碼與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的密碼不匹配時(shí)，密碼鎖會(huì)發(fā)出聲音，提醒用戶密碼輸入有誤，當(dāng)用戶連續(xù)輸錯(cuò)密碼三次以上時(shí)，系統(tǒng)會(huì)鎖住鍵盤(pán)并發(fā)出警報(bào)，這樣可以達(dá)到防盜報(bào)警的功能，系統(tǒng)總體原理圖如圖2所示。

3密碼鎖軟硬件實(shí)現(xiàn)

密碼鎖設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)兩部分。其中，硬件部分由STC89C52單片機(jī)、電源、4x4矩陣鍵盤(pán)、LCD1602顯示模塊、密碼存儲(chǔ)、復(fù)位、晶振、蜂鳴器報(bào)警模塊、繼電器組成；軟件部分采用C語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫(xiě)，本次設(shè)計(jì)以主程序?yàn)檩S線，由LCD顯示程序、鍵盤(pán)掃描程序、密碼設(shè)置程序、開(kāi)鎖程序和延時(shí)程序等模塊共同設(shè)計(jì)組成，再通過(guò)如上模塊研發(fā)提供了密碼的輸入、設(shè)置、修改及報(bào)警等功能。

3.1硬件電路實(shí)現(xiàn)

3.1.1存儲(chǔ)電路實(shí)現(xiàn)

I2C總線全稱(chēng)為芯片間總線，總線由2根連線實(shí)現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，12C總線在連接外圍器件和構(gòu)成外圍擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)非常方便。總線采用兩線制，由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL構(gòu)成，為了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，本系統(tǒng)使用串行EEPROM芯片。AT24C01系列是典型的12C串行總線的EEPROM，本系統(tǒng)采用此芯片來(lái)直接操控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)系統(tǒng)連接如圖3所示。

3.1.2指示燈及控制電路實(shí)現(xiàn)

指示燈及控制電路是密碼鎖的報(bào)警電路模塊，正常使用或加電時(shí)不會(huì)報(bào)警，當(dāng)用戶在鍵盤(pán)上輸入錯(cuò)誤密碼時(shí)就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，密碼鎖控制部分由繼電器來(lái)執(zhí)行操作控制，用戶密碼在鍵盤(pán)上輸入正確時(shí)，選擇開(kāi)鎖繼電器就會(huì)吸合從而打開(kāi)密碼鎖，控制模塊電路如圖4所示。

3.2軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫(xiě)，與匯編語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言具有程序可讀性好、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。本次程序編制中的整體設(shè)計(jì)模式可闡釋如下：

首先對(duì)顯示模塊LCDl602選擇展開(kāi)軟件設(shè)計(jì)，使得在仿真圖中可以顯示字符；其次，對(duì)4×4按鍵進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得在液晶顯示正常的情況下按鍵顯示就可以傳回?cái)?shù)值；最后把密碼存儲(chǔ)模塊24C02加入其中。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤(pán)掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫(xiě)程序和延時(shí)程序等組成，主程序設(shè)計(jì)流程即如圖5所示。

4結(jié)果展示

在硬件背景支持環(huán)境下，用Proteus成功設(shè)計(jì)集成電路，用Keil將前期邏輯完善的程序編譯成芯片可識(shí)別的S51文件，利用PC機(jī)寫(xiě)進(jìn)Proteus程序圖芯片內(nèi)并轉(zhuǎn)入仿真測(cè)試，同時(shí)對(duì)其出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行修改調(diào)試。在電腦上仿真測(cè)試電路控制沒(méi)有問(wèn)題后，根據(jù)仿真電路支持設(shè)定元器件的美觀擺放，從而做成PCB電路板。通過(guò)焊接元器件和給單片機(jī)燒錄程序，繼而調(diào)試硬件電路，最終實(shí)現(xiàn)了電子密碼鎖的功能。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，當(dāng)輸入密碼正確，開(kāi)鎖指示燈亮起，實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖功能。輸入密碼錯(cuò)誤三次，4x4按鍵鎖住無(wú)法再輸入任何內(nèi)容，并出現(xiàn)報(bào)警，實(shí)物作品測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

5結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)基于單片機(jī)的密碼鎖儲(chǔ)物罐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述.著重介紹了密碼鎖儲(chǔ)物罐的密碼鎖系統(tǒng)。這個(gè)密碼鎖系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)、4x4矩陣鍵盤(pán)、LCD1602液晶等模塊組成.具有設(shè)置、修改六位用戶密碼、超次報(bào)警、超次鎖定、密碼錯(cuò)誤報(bào)警等功能，經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試及測(cè)試，系統(tǒng)功能達(dá)到了預(yù)期的效果。密碼鎖儲(chǔ)物罐后續(xù)擴(kuò)展技術(shù)可以向指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、行為識(shí)別等技術(shù)方面去融合實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的深入研究。