基于單片機與串行通信的電子密碼鎖設計

董澤偉

【摘 要】計算機技術和電子信息技術的迅猛發展促進了電子密碼鎖的更新換代，這也使基于單片機和串行通信技術的電子密碼鎖得到了廣闊的發展空間。本文闡述了基于單片機和串行通信技術的電子密碼鎖具備的基本功能，并分析了其設計要點以及密碼鎖系統的研發，為我國電子密碼鎖的理論研究提供了一些參考資料。

【關鍵詞】單片機與串行通信；電子密碼鎖；設計

新型電子密碼鎖是以計算機互聯網技術和智能化管理技術等高新技術為基礎，其設計上十分精巧，構造也比較合理，相比于傳統密碼鎖其在安全性能和防盜設計方面優勢比較明顯?；趩纹瑱C和串行通信的電子化密碼鎖比一般的密碼鎖功能更加全面、系統更加完備、安全防盜性能也更高，是具有廣泛應用前景的新型密碼鎖。

一、基于單片機和串行通信的電子密碼鎖具備的基本功能

基于單片機和串行通信的電子密碼鎖在設計上體現了有多樣性、實用性的使用功能，其在計算機網絡技術與智能化、自動化技術的驅動下正在逐漸拓展應用范圍和革新設計技術?；趩纹瑱C和串行通信的電子密碼鎖可以實現與智能化中央監控系統、實時監控系統的有效連接，其以高度集成的模塊、直觀簡易的構造、便捷的使用性能和較高的安全可靠性等功能特性實現了自動化、智能化的人機交互過程，也融入了智能判定技術和信號提取技術，革新了密碼鎖的應用技術。這種類型的電子密碼鎖不僅可以實現一般電子密碼鎖所具有的全部功能，還引入了新型嵌入技術，減少了繁瑣復雜的密碼鎖元件，提高了電子鎖硬件的性能和運行效果，實現了電子密碼的動態管理。此外，這種密碼鎖也具有一定的拓展功能，隨著自動化技術、信息通信技術和智能化技術的創新發展，這種密碼鎖會在技術層面、設計層面和系統開發層面不斷創新發展，以適應日益復雜的社會需求。

二、基于單片機和串行通信的電子密碼鎖的設計要點

（一）總體的結構設計

電子密碼鎖的總體結構使用主從式與總線型的網絡拓撲式結構。鍵盤方面使用了4×3的矩陣排列，主控芯片為ATMEL89C52，鍵盤按鍵為機械式的開關結構且按鍵都有獨立的功能。單片機可以實現密碼的上傳與傳輸，上位機起到數據處理和分析的作用，并依附于信息化的數據庫。結果融入了異步的串行方式，提高了傳輸效率與距離，且具有操作簡便、靈活性高、可靠性強的特點。

（二）關鍵元件的設計

此類型電子鎖的核心關鍵是單片機，其具有較好的實用性能且節能效果明顯。通信串行的接口設置為兩個，中斷級要相應設置為兩個。

（三）通信協議的拓展

總線的控制器使用了單片機，接口電路則進行了異步的串行通信處理，能夠提高數據傳輸的有效性和雙向命令的傳輸效率。采用兩層的通信協議，并保證每層協議各自獨立，系統結構相對簡單明了，通信的雙方借助于專用接口對單片機進行輸出。

三、電子密碼鎖的系統開發

（一）核心的處理模塊

電子密碼鎖中最關鍵的一個模塊就是核心處理的模塊，其不僅可以對其它各個模塊進行有序地調度安排，還能對密碼的信息數據進行有效處理。這個模塊的基本結構涵蓋了存儲器、單片機和現實的電路等，單片機作為核心處理模塊的中心結構，其根本任務就是配合軟件系統來完成各種信息數據的記錄、分析、處理以及核對密碼核等工作[1]。

（二）人機交互的模塊開發

電子密碼鎖的鍵盤按鍵在排列上為行列交叉的模式，行線則使用了低電平的觸發，并根據通信過程的實際情況和信息數據來展開列線寫入，并判定按鍵的實際使用狀態。電路選擇的主要顯示元件為SM1602A型的顯示屏，其通電是具有小電流和小背光電流的特點，這就能保證其與單片機直接進行有效的通信連接，并可以顯示出兩行字符，也可以與單片機進行有效的信息傳遞和信息互相接受[2]。

（三）軟件系統的設計開發

在設計密碼鎖時，需要根據相應的安全設計規則對密碼鎖的軟件系統進行預先的設計和開發，以保證電子密碼鎖能夠保持良好的實用性能和安全性能。軟件系統的需要編寫各種的開發程序。此外，還要對電子鎖的密碼進行加密程序的設計與開發。可以通過二級的加密算法來對電子鎖的密碼進行各種形式的加密處理，并判斷當前已經輸入系統的密碼，如果密碼與系統設定密碼可以相匹配，那么密碼鎖就會自動打開，而如果輸入的密碼與系統設定密碼不符合，密碼鎖則會發出相應的語音提示，要求重新進行一次密碼輸入，如果密碼錯誤連續出現三次，密碼是則會自行鎖住，并開啟報警系統，這就將軟件系統和密碼鎖的功能良好的結合了起來[3]。

四、結束語

基于單片機和串行通信的電子密碼鎖已經越來越多地被應用到人們生活的各個方面之中，且體現出了良好的實用性、安全性和智能性。這種具有高度集成化、高新智能化和信息網絡化的密碼鎖會在科技進步的驅動下不斷完善硬件系統、軟件系統和安全性能，從而獲得更好的應用前景。

【參考文獻】

[1]黃永東.PLC與單片機之間的串行通信及技術應用分析[J].電子制作，2018（z2）.

[2]肖鵬，屈盼讓，孫少華，等.基于FPGA的異步串行通信波特率容錯設計[J].電子測試，2018（7）.

[3]徐萬明，楊敏，楊思陽，等.基于單片機的多功能電子密碼鎖設計[J].信息通信，2018（4）.