基于單片機(jī)密碼鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

劉丹妮 范小倫 顏安

摘要：伴隨人們生活水平的日益提高，在家庭防盜方面，電子產(chǎn)品不斷向智能化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖也在慢慢被電子智能鎖取代。電子密碼鎖的方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、安全系數(shù)高等特點(diǎn)越來(lái)越符合人們的需求。本文設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)密碼鎖的控制系統(tǒng)，采用 AT89C51單片機(jī)為系統(tǒng)的核心，再搭配液晶顯示器 LCD 作為顯示設(shè)備，并結(jié)合4*4外圍矩陣鍵盤作為輸入設(shè)備，運(yùn)用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編寫主程序，選用 AT42C02為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，再結(jié)合蜂鳴器，設(shè)計(jì)一款可以開(kāi)鎖、報(bào)警、設(shè)置密碼的智能單片機(jī)密碼鎖。該密碼鎖修改密碼方便，輸錯(cuò)密碼即可發(fā)出報(bào)警音，靈活性高，成本低，符合大眾對(duì)住宅、辦公室、保險(xiǎn)柜用鎖的需求，具有很強(qiáng)的實(shí)用與推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：AT89C51;密碼鎖;報(bào)警;LCD1602液晶顯示器

鎖具從古至今都為人們財(cái)務(wù)安全起到非常重要的作用，傳統(tǒng)老式機(jī)械鎖，里邊有鐵芯，需要經(jīng)常使用或保養(yǎng)，鑰匙一旦丟失，就需要換鎖，并且沒(méi)有報(bào)警系統(tǒng)，安全系數(shù)低。隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的老式鎖以經(jīng)不能滿足人們的需求，單片機(jī)的出現(xiàn)，開(kāi)啟了智能電子產(chǎn)品時(shí)代。本文設(shè)計(jì)一款新型電子密碼鎖，能夠克服機(jī)械鎖的缺點(diǎn)：第一就是安全性高，只有密碼正確才能打得開(kāi);第二就是報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)別人試圖強(qiáng)行開(kāi)鎖時(shí)，警報(bào)聲就會(huì)響起;第三就是壽命高，單片機(jī)的壽命長(zhǎng)，連續(xù)工作時(shí)間久，耗電小，大大的增強(qiáng)鎖具的使用時(shí)長(zhǎng);最后就是電子鎖的靈活性，開(kāi)鎖密碼可以隨時(shí)更換，密碼的組合多。

1.????? 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的電子密碼鎖具有以下功能特點(diǎn)：可以一次輸入六位數(shù)的密碼，密碼正確則自動(dòng)開(kāi)鎖，密碼錯(cuò)誤輸入大于三次則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警的聲音，超過(guò)三次則自動(dòng)鎖定，需耐心等待6分鐘才能再次開(kāi)鎖;輸入管理員確認(rèn)密碼后即可直接修改已經(jīng)重新設(shè)定的開(kāi)機(jī)密碼。為了有效防止用戶密碼被惡意竊取，密碼鎖還要求在用戶輸入指定密碼時(shí)在 LCD 屏幕上同時(shí)顯示 * 號(hào)，大幅度提升了密碼鎖的安全系數(shù);輸入清除過(guò)程中可以直接按下自動(dòng)清除輸入鍵，清除所有輸入的用戶密碼。

本設(shè)計(jì)采選用 AT59C51單片機(jī)、4×4矩陣觸控鍵盤、LCD 液晶顯示器、蜂鳴器等硬件組成。通過(guò)鍵盤設(shè)置參數(shù)矩陣確定鍵盤的每個(gè)按鍵參數(shù)值，每一個(gè)按鍵都要對(duì)應(yīng)相對(duì)的數(shù)字或者功能，然后先設(shè)立一組密碼保存，用作開(kāi)鎖密碼，按下 OK 鍵保存成功，存儲(chǔ)芯片保存好數(shù)字信息之后，在通過(guò)矩陣鍵盤輸入的六位數(shù)字，主程序會(huì)與之前保存的密碼逐一進(jìn)行對(duì)比，如果其中發(fā)現(xiàn)數(shù)字錯(cuò)誤，不符合，則開(kāi)鎖程序，不會(huì)執(zhí)行。同時(shí)觸發(fā)報(bào)警電路，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警音，報(bào)警音20秒后停止。同時(shí)復(fù)位電路開(kāi)始工作，清除數(shù)字。若連續(xù)輸三次密碼錯(cuò)誤，矩陣鍵盤就會(huì)處于鎖定狀態(tài)，需等待一定時(shí)間才可再次輸入，在輸入密碼時(shí)，為了防止偷窺，輸入的數(shù)字會(huì)顯示 * 號(hào)，如果忘記開(kāi)門密碼，大可不必?fù)?dān)心，我們可輸入最先設(shè)定的管理員密碼，輸入正確后即可再次重新設(shè)定新密碼。本系統(tǒng)硬件模塊電路包括：AT89C51最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、AT24C02密碼存儲(chǔ)芯片電路設(shè)計(jì)、蜂鳴器電路模塊設(shè)計(jì)、矩陣鍵盤設(shè)計(jì)、LCD1602顯示模塊、開(kāi)鎖電路模塊設(shè)計(jì)等。該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。

2.????? 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

密碼鎖工作的主要過(guò)程：先開(kāi)啟鍵盤，即按下開(kāi)啟鍵，鍵盤開(kāi)啟之后， LCD 顯示屏開(kāi)始工作，這時(shí)就可以輸入密碼，輸入數(shù)字時(shí)，每個(gè)數(shù)字顯示 * 號(hào)，當(dāng)輸完六位密碼后，按下確定輸入鍵 D，系統(tǒng)會(huì)對(duì)輸入的密碼，與之前保存在密碼存儲(chǔ)芯片中的開(kāi)機(jī)密碼逐一進(jìn)行對(duì)比，如果密碼正確，那么就會(huì)驅(qū)動(dòng)繼電器進(jìn)行工作，密碼鎖就自動(dòng)開(kāi)啟，如果輸入六位密碼，與開(kāi)機(jī)密碼對(duì)比出現(xiàn)錯(cuò)誤，則報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，同時(shí)清除所輸入的六位密碼。如果忘記密碼，可輸入管理員密碼，進(jìn)行重新設(shè)置密碼。

3.????? 系統(tǒng)軟件調(diào)試及結(jié)果

本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)主要采用 proteus8.6進(jìn)行軟件仿真，先通過(guò)它豐富的器件庫(kù)進(jìn)行原理圖的繪制，然后再加入已經(jīng)編寫好的程序代碼，然后再運(yùn)行模擬單片機(jī)以及外圍器件的仿真。（1）開(kāi)鎖功能。系統(tǒng)通電后，處于鎖屏狀態(tài)，此時(shí)點(diǎn)擊開(kāi)啟，可以輸入密碼，輸入密碼的密碼在顯示器上以“*”形式顯示出來(lái)，密碼正確后按下確定鍵，密碼鎖開(kāi)啟。若密碼錯(cuò)誤，會(huì)發(fā)出報(bào)警音，并提示錯(cuò)誤和記錄密碼錯(cuò)誤次數(shù)。（2）修改密碼功能。點(diǎn)擊開(kāi)啟鍵盤鍵，再按下修改鍵然后輸入管理員密碼，密碼正確，則可以修改密碼，接著系統(tǒng)會(huì)提示你輸入新的6位密碼，第一次輸入完成之后，按下修改鍵，然后第二次再輸入密碼，兩次密碼相同，則修改成功。如果不相同，則返回開(kāi)啟鍵盤狀態(tài)。（3）鎖盤報(bào)警功能。如果輸入密碼錯(cuò)誤三次，則會(huì)鎖屏六分鐘，避免有人惡意試探密碼，同時(shí)發(fā)出報(bào)警音20秒。（4）上鎖功能。按下啟動(dòng)鍵后，可進(jìn)入輸入密碼狀態(tài)，按下上鎖鍵，即可重新回到，上鎖待機(jī)狀態(tài)。（5）清除功能。輸入過(guò)程中可以按下清除鍵，清除所輸入的密碼。

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作者簡(jiǎn)介：

劉丹妮（1988—），女，陜西省商洛人，研究生，助教，主要研究電力電子技術(shù)方向。