基于單片機的電子密碼鎖控制電路設計

摘要：傳統的機械鎖，即笨重又麻煩，一旦丟失，就會面臨的鎖被盜的風險，存在著極大的安全隱患。隨著科學技術的不斷發展，人們的安全意識也越來越高，電子密碼鎖應運而生。本文通過分析基于AT89C51單片機電子密碼鎖的控制電路，指出其具有的高安全性、低廉的成本、較低的能耗、簡便的操作的特性。

關鍵詞：單片機；電子密碼鎖；安全

中圖分類號：TP309.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 14-0028-01

隨著科學技術的不斷發展，人們的安全意識也越來越高，因此，生產出安全性能更高的、操作更簡便的密碼鎖，是大勢所趨，也使時代發展的必然結果。電子密碼鎖以其高安全性、低廉的成本、較低的能耗、簡便的操作的特性，尤其受到消費者的歡迎。基于單片機防盜電子密碼鎖的核心是ATNEL公司的AT89C51單片機，其主要由鍵盤、液晶顯示屏幕、控制電路、報警電路等部分組成，通過精巧的電路設計，使其具有密碼改寫、保存、輸入錯誤超限報警等特性。

一、電子密碼鎖設計原理

電子密碼鎖的核心構建就是一個通過密碼輸入來控制電路的芯片，進而實現機械的開或合。市場上，電子密碼鎖的分類有許多種，有較為簡單的電路構成的產品，也有集成電路構成的芯片類產品，其較高的性價比使其應用相當廣泛。當下流行的手機鈴聲的編制就是運用以芯片為核心電子密碼鎖來實現的。

本文介紹的電子鎖的核心構建是51系列單片機（AT89s51），配合相應的應硬件電路設施，具有密碼的設置、存儲、識別和顯示等功能，同時還能夠在密碼多次輸入錯誤或是非正常入侵時自動報警，大大提升了安全性能[1]。單片機的EEPROM中儲存著設置好的密碼，當接收輸入的代碼時，將其與之比較，若密碼正確，則驅動電磁執行器開鎖；假如密碼不正確，則提示操縱人員重新輸入密碼，最多可輸入三次；若是三次之后輸入的密碼仍為錯誤，單片機就會通過通訊線路向智能監控器發出報警信號。智能監控器每次都會監控單片機的開鎖操縱和此時電磁執行器的驅動電流值，并接受單片機發來的報警信息，將這些信息及時匯總便于智能化分析。

圖1 基于單片機的電子密碼鎖的基本電路構造

二、三大控制電路基本構造

（一）開鎖控制電路

電子密碼鎖電路中最重要的結構就是開鎖控制電路，它主要是通過單片機向開鎖控制結構發送電訊號，從而電路驅動其電磁鎖的吸合，進而實現鎖的開或合。其簡單原理可見圖2所示。

開鎖控制電路主要由兩部分組成：驅動電路和執行電路。驅動電路由D1、R1、T1組成，其中T1可以選用普通的小功率三極管，D1作為開鎖的提示。執行電路是由D2、C、T2組成的，其中D2、C能夠消除電磁鎖產生的反向高電壓，并且保護電路免受電磁干擾。通常選用如8050的三極管作為T11而，電磁鎖的類別要根據情況來選擇，但基本要求就是保證足夠且有余量的吸合力[2]。要單片機發出開門信號，用戶必須滿足一下兩個條件，一是輸入正確的密碼，而是在規定的時間內（10s），鎖驅動電路，然后驅動電磁鎖，實現開鎖的操作。當滿足以上兩個要求時，單片機發出開門信號驅動電路T1導通，進而啟動D1發出開鎖提示，最后驅動T2，T2執行開鎖。

（二）斷電存儲電路

系統的掉電存儲單元采用的是ATMEL公司生產的AT24C02電可擦除存儲芯片，其內有存儲空間為2KB字節，通過串行總線與單片機連接通訊，額定電流為1mA，最低電壓可以達到2.5V。該芯片具備了有斷電儲存功能，并可將資料在短點的情況下儲存40年以上，是值得信賴的芯片。AT24C02支持總線數據傳送協議I2C，PHILIPS公司的I2C（Inter-Integrated Circuit），總線是兩線式串行總線，由于其通信速度快、接線少、控制方式簡便、體積輕巧等優點，在微控制器與外圍設備的連接上都有廣泛的應用[3]。在本系統中，單電機還連接了時鐘電路，將其中的一個I/O口設置為輸出方式，作為串行時鐘線SCL，通過編程控制產生串行時鐘信號，在通過另一個I/O口作為串行數據線SDA，通過編程控制時鐘在低電平期間的讀入或輸出數據。當密碼被重新設定時，機器將自動將新的密碼保存在芯片內；當機器再次通電時，系統會調出存儲器程序，并在緩存單元中讀入存儲器中儲存的密碼，供主程序使用。

圖2 單片機開鎖機構電路圖

（三）LCD顯示電路

本系統中所用的顯示器是點陣字符型液晶顯示器，它主要由LCD控制器、點陣驅動器、字符存儲器組成，并將其集成在一塊印刷電路板上，這樣訥訥個夠便于拆裝和應用。這種液晶顯示器不僅能夠顯示數字、字符，還能夠顯示各種圖形符號并實現用戶對符號的自定義。此外，屏幕支持上下左右滾動、翻頁、文字閃爍等功能，人機互動界面友好，操作便捷靈活。本系統采用的LMO16L液晶顯示模塊主要有兩大類的操作：讀操作和寫操作[4]。通常情況下，液晶顯示器不需要進行讀操作，因此其主要執行的是寫操作，而寫操作又可分為寫指令和寫數據兩個步驟。通過延時的方法處理忙標志，能夠使液晶模塊有足夠時間進行內部數據處理，從而保障在寫操作程序時能夠準確無誤。

電子密碼鎖具有簡單的軟硬件設計電路、低廉的開發成本、較可靠的安全性能、簡便的操作方法，同時，還支持按鍵有效提示，輸入錯誤提示，密碼修改，密碼輸入延時或超限發出警報功能，在有突發情況時，能夠將安全隱患降到最低，保障物件的安全，在市場上有較大的發展前景。尤其是家庭、企事業單位辦公室、學生宿舍及賓館等場所，適合使用這款電子密碼鎖。

參考文獻：

[1]趙益丹，徐曉林，周振峰.電子密碼鎖的系統原理、設計程序及流程圖[J].嘉興學院學報，2003，15（1）：103-105.

[2]董繼成.一種新型安全的單片機密碼鎖[J].電子技術應用，2004，3：58-60.

[3]王金國.采用單片機的電子密碼鎖控制電路[J].山東煤炭科技，2000，3：30-33.

[4]寧愛民.應用AT89C2051單片機設計電子密碼鎖[J].淮海工學院學報，2003，12（2）：29-31.