一種基于單片機的電子密碼鎖設計

曾晗 王賽 劉元浩

【摘 要】本文設計了一種基于單片機的電子密碼鎖。該密碼鎖以AT89C52為核心，采用LCD顯示和EEPROM存儲密碼，通過矩陣鍵盤輸入密碼來解鎖，實現了密碼開鎖、修改密碼、多次輸入錯誤鎖定并報警等基本功能，并用Proteus進行仿真，驗證其功能，具有成本低、易用性好等特點。

【關鍵詞】電子密碼鎖；矩陣鍵盤；單片機；LCD

隨著技術的快速發展，各式各樣高科技產品層出不窮，使人們的生活變得愈加智能和便捷，鎖具也逐漸從傳統的機械鎖逐步向電子密碼鎖轉變。但目前市場上機械鎖仍占有大量比例，且質量參差不齊，大部分鎖的安全性不是很高；而用戶一旦忘記攜帶鑰匙，便無法開鎖，十分不便。電子密碼鎖在提高安全性的同時，能通過密碼、指紋等多種方式進行開鎖，大大提高了便捷性，是未來鎖具的發展方向。本文的電子密碼鎖基于單片機進行設計，實現密碼開鎖、修改密碼、多次輸入錯誤鎖定并報警等基本功能，具有成本低、易用性好等特點。

1.總體設計方案

本設計由AT89C52單片機、LCD顯示屏、4×4矩陣鍵盤、EEPROM、蜂鳴器等部分組成，其中AT89C52單片機為核心控制元件。當通過鍵盤輸入密碼時，單片機將密碼與預先存儲在EEPROM中的密碼進行比對，若相同則通過開鎖驅動模塊控制鎖具開鎖，若錯誤則通過LCD顯示屏提示并要求重新輸入密碼，多次輸入錯誤則鎖定系統并報警。

2.電路設計

2.1 LCD顯示電路

LCD顯示器以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧的諸多優點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統中得到越來越廣泛的應用。

本次設計采用的字符型液晶模塊LM016L能夠同時顯示16×2即32個字符（16列2行），采用標準的14腳接口。D0～D7為8位雙向數據線，與AT89C52的P0.0-P0.7口連接，傳輸顯示字符。RS、RW和使能端E端分別與P3.0-P3.2口連接，控制顯示字符的輸出。

2.2 鎖芯驅動電路

用繼電器來控制門鎖的開關，采用一個小功率三極管來構成驅動電路，由P1.1口來控制三極管的導通和關斷，從而達到控制門鎖的目的。

2.3 EEPROM電路

EEPROM是一種掉電后數據不丟失的存儲芯片，可通過高于普通電壓的作用來擦除和重寫，用于存儲密碼。芯片的SCK和SDA分別與P3.6、P3.7口連接，用于密碼的讀取和寫入，每次輸入時從EEPROM讀出密碼進行密碼核對，修改密碼時又可以重新寫入新密碼。

2.4 鍵盤電路

鍵盤電路采用4×4矩陣式鍵盤，4條行線和4條列線通過一個按鍵連通，分別連接AT89C52的P2.0-P2.7口。鍵盤上0-9鍵用于密碼的輸入，此外設置有退格、確認、退出和修改密碼四個功能鍵。

2.5 報警電路

報警電路包含LED燈和蜂鳴器，采用小功率三極管構成驅動電路，P1.0口來控制三極管的導通和關斷，從而達到控制蜂鳴器的目的。P1.2口連接LED燈控制燈的開斷。

3.軟件設計

軟件系統主要包含下列部分：

主程序：負責系統初始化和調用各子程序，控制整個系統的工作流程，實現密碼的核對和修改、控制門鎖的開關等功能。開鎖流程圖如圖3所示。

LCD顯示子程序：實現LCD的初始化和顯示。

鍵盤掃描子程序：包括消除鍵盤抖動、檢測鍵盤是否按下和彈起以及返回用戶按下的鍵盤所對應的鍵盤號。

讀寫EEPROM子程序：實現EEPROM中數據的讀出和寫入。

4.系統仿真

采用Proteus軟件對設計進行仿真。將HEX文件導入AT89C52中驗證是否滿足設計要求。

（1）密碼輸入正確后開鎖。系統啟動后LCD屏提示輸入密碼，鍵盤輸入密碼后，按確定鍵，屏幕顯示密碼正確，鎖芯驅動電路控制門鎖打開，如圖4所示。

（2）密碼多次錯誤后鎖定。輸入錯誤密碼后，屏幕顯示密碼錯誤，然后自動清除密碼，提示重新輸入，此時可再次輸入密碼。 當錯誤輸入超過3次，系統鎖定并啟動蜂鳴器進行報警。

（3）修改密碼。按修改密碼功能鍵，進入密碼修改模式。按照屏幕提示首先通過鍵盤輸入原密碼，若密碼錯誤，則按照（2）的流程進行；若密碼正確，則進入密碼修改流程。按照屏幕提示兩次輸入新密碼，若兩次輸入一致則密碼修改成功，若兩次輸入不一致則提示重新輸入。

5.結語

電子密碼鎖是未來鎖具的發展方向，具有較大的市場前景。本設計實現了密碼開鎖、修改密碼、多次輸入錯誤鎖定并報警等電子密碼鎖的基本功能，具有成本低、易用性好等特點，但在智能和人性化上還有很大的提升空間，例如加入指紋識別模塊通過指紋解鎖、加入藍牙或WiFi模塊通過手機實現無線連接和控制，使電子密碼鎖的使用更加智能和便捷。

【參考文獻】

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