基于單片機的電子密碼鎖設計

黃田 楊婷婷 姜少維 李佳康 董莉霞

摘? 要： 傳統的機械式鎖具，在很大的程度上，已經不能夠去滿足現人類對安全性能的要求，特別是在財產安全，住宅安全等方面。需要研究出讓人們覺得更加可靠、更加安全、方便快捷的鎖具。本文基于AT89C51單片機，對電子密碼鎖進行了總體設計和硬件電路的設計。該密碼鎖備以下基本特點：體積小、低價格、低功耗、操作簡便等。

關鍵詞： AT89C51;密碼鎖;安全

中圖分類號： TP3? ? 文獻標識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.025

本文著錄格式：黃田，楊婷婷，姜少維，等. 基于單片機的電子密碼鎖設計[J]. 軟件，2020，41（10）：102104

【Abstract】： Traditional mechanical locks， to a large extent， have been unable to meet the requirements of human safety， especially in the property security， housing security and other aspects. There is a need for research into locks that people feel are more reliable， safe and convenient. In this paper， based on AT89C51 single chip microcomputer， the overall design of the electronic code lock and the design of the hardware circuit. The password lock has the following basic features： small size， low price， low power consumption， easy operation， etc.

【Key words】： AT89C51; Code lock; Security

0? 引言

傳統的機械鎖，當人們插入鑰匙后或其他工具的時候，會將鎖芯內的所有彈子，頂入到最上端去。當轉動鑰匙的時候，外部的彈子會阻于鎖芯之外，從而成功啟動鎖。而該系統，是根據通過4×4的鍵盤輸入的數字密碼，與已經保存在系統中的密碼是否相匹配來開鎖的智能電子設備。它囊括了掉電存儲模塊和報警模塊，都有利的增強了密碼鎖的安全可靠性。相比于傳統的機械鎖，電子密碼鎖受到了那些在個人生活中財產和住宅安全以及公司安全注重的人們的青睞。

1? 以AT89C51為核心的電子密碼鎖總體設計

應用系統的開發過程應包括四部分工作內容，即系統硬件設計、系統軟件系統、系統仿真調制及脫機運行調試[1]。單片機AT89C51為主要系統控制單元，設計相應的電子電路和軟件。其主要功能是通過矩陣鍵盤，輸入六位密碼然后按下確認。密碼正確自動解鎖。輸入密碼的時候，上限為30秒。也就是說，當輸入的密碼是537489時，第二個數字“3”必須在第一個數字“5”之后的30秒內輸入。六位密碼全部輸入后，若沒有按下確認鍵，也被視作放棄開鎖。鍵入密碼后，顯示屏上顯示的是符號“*”，用以防止密碼外泄。其結構圖如圖1。密碼修改時，首先需要通過鍵盤輸入正確原密碼，按下相應的密碼修改按鈕。然后重新從鍵盤輸入六位密碼，然后確認保存即可。報警模塊，是當輸入的密碼錯誤時，系統揚聲器發出報警聲。當密碼輸入錯誤達到三次或三次以上系統則會長期報警不止，需要按下復位才可停止。

2? 以AT89C51為核心的電子密碼鎖硬件設計

單片機以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優點，得到了迅猛的發展和大范圍的應用[2]。該系統選用了AT89C51芯片為最小系統模塊，以及矩陣鍵盤、報警機構、開鎖機構、掉電儲存和LCD顯示模塊等輔助硬件[3]構成。系統模擬設計圖如圖2所示。

2.1? 單片機最小系統

AT89C51是日常使用率最高的51芯片，因為它具備可擦除、可編程、只讀存儲器的高性能，是可靠的低電壓單片機。以AT89C51單片機為主控系統[4]，包含晶振、上電自動復位等基本工作電路[5]。晶振電路又稱時鐘電路。

2.2? ?LCD顯示電路

為了達到用戶友好界面目的[6]，選用了LCD1602液晶顯示屏，又被叫做工業字符型液晶。它是標準的16腳接口。其特點是體積小，重量方面輕盈。可同時顯示32個字符，既可以顯示符號也可顯示漢字。LCD1602與單片機的連接是簡單可靠的，同時操作方便。單片機AT89C51上的P0.0～P0.7（第1～8管腳）接顯示屏的D0～D7接口。P2.0接LCD1602的E接口。P2.1接LCD13602的RW接口。P2.2接的是LCD1602的RS接口。由于單片機AT89C51的P0口，它的驅動能力比較弱，所以需要另外上拉電阻來驅動管子。

2.3? 鍵盤輸入電路

鍵盤選用4×4行列式的矩陣鍵盤，每一條行列線都不相通，分別由不同的按鍵控制。其包括0～9十個數字鍵，以及確認鍵，清除鍵和復位鍵等。將其與AT89C51單片機的PI接口相連接，掃描式的按鍵可降低對AT89C51的I/O端口的占用，有利于整塊電路板的美觀度。

2.4? 報警電路

蜂鳴器報警的電路，由PNP型三極管、蜂鳴器和電阻三個部分構成。與芯片AT89C51的P3.7口相連，三極管的基極由I/O接口控制。P3.7低電平時，PNP型三極管導通，蜂鳴器發出警報。