【正文】 設了9個用戶輸入鍵，其中只有4個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過40秒（一般情況下，用戶不會超過40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警80秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤5分鐘，防止他人的非法操作。 方案比較 方案一 本方案采用數(shù)字電路實現(xiàn)，其原理框圖如圖21所示。 總體方案設計 通過查閱大量相關技術資料，并結(jié)合自己的實際知識，我主要提出了兩種技術方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。密碼輸完后按下確認鍵，如果密碼輸入正確則開鎖，不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼，當三次密碼錯誤則發(fā)出報警；當用戶需要修改密碼時，先按下鍵盤設置鍵后輸入原來的密碼，只有當輸入的原密碼正確后才能設置新密碼。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接AT24C02芯片用于密碼的存儲，外接LCD1602顯示器用于顯示作用。在開發(fā)過程中單片機還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應性、技術支持和服務等等因素。由于單片機種類繁多，各種型號都有其一定的應用環(huán)境，因此在選用時要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價比。 設計目標 設計并實現(xiàn)一個電子密碼鎖，滿足以下功能指標：1）密碼為8位；2）密碼可更改；3）連續(xù)3次密碼輸入錯誤可報警；4）開鎖由繼電器完成；5）繼電器需驅(qū)動電路；6）使用鍵盤控制。當輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。用戶可以經(jīng)常更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。隨機開鎖成功率幾乎為零。應用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。單片機電子密碼鎖設計方案 設計背景 電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品。其性能和安全性已大大超過了機械鎖，特點如下：1）保密性好，編碼量多,遠遠大于彈子鎖。2）密碼可變。3）誤碼輸入保護。4).電子密碼鎖操作簡單易行，一學即會。 設計方案簡介 本設計采用以單片機為核心的控制方案。一般來說在選取單片機時從下面幾個方面考慮：性能、存儲器、運行速度、I/O口、定時/計數(shù)器、串行接口、模擬電路功能、工作電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上的一些的還有一些最基本的比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機內(nèi)有無時鐘振蕩器、有無上電復位功能等。基于以上因素本設計選用單片機80C51作為本設計的核心元件，利用單片機靈活的編程設計和豐富的I/O端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。當用戶需要開鎖時，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵0－9輸入密碼。新密碼輸入無誤后按確認鍵使新密碼將得到存儲，密碼修改成功。下面我將對這兩種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理分進行說明。密碼修改電路鍵盤輸入密碼校驗電路開鎖電路執(zhí)行電路限時報警報警次數(shù)檢驗鎖定5分鐘市電供電電路電子切換開關蓄電池斷電檢測充電電路 正確 消除報警信號 鎖定脈沖 3 電源VCC 220V 6V圖2－1 數(shù)字電路密碼鎖原理框圖采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設計簡單。電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設置UPS電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。 方案二本方案采用一種是用以80C51為核心的單片機控制方案。其原理如圖2－2所示。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的實現(xiàn)。 本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。 方案論證方案一：采用的數(shù)字電路雖然原理簡單，但是組建時電路復雜，系統(tǒng)成本高，體積大，功耗大且擴展性能不強。同時單片機方案有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級。單元模塊設計 該密碼鎖主要由電源輸入電路、鍵盤輸入電路、密碼存儲電路、復位電路、晶振電路、顯示電路、報警電路、開鎖電路組成，下面分模塊介紹。這樣輸出的電壓一般能滿足要求。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口。鍵盤的每個按鍵功能在程序設計中設置 。圖32 鍵盤輸入原理圖 密碼存儲電路 AT24C02是ATMEL公司的2KB字節(jié)的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10Ua()，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。圖33 AT24C02引腳圖圖中3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址，在80C51上它們都能接地，第5腳和第8腳分別為正、負電源。 復位電路 單片機復位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復位后PC＝0000H，使單片機從第—個單元取指令。在復位期間（即RST為高電平期間），P0口為高組態(tài)，P1－P3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號PSEN無效。根據(jù)實際情況選擇如圖28所示的復位電路。增加手動復位按鍵是為了避免死機時無法可靠復位。當電容C1放電結(jié)束后，RST端的電位由R11與R15分壓比決定。R11的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護按鍵觸電 。圖34 復位電路原理圖 晶振電路 AT89C51引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容CC1按圖35所示方式連接。根據(jù)實際情況，本設計中采用12MHZ做系統(tǒng)的外部晶振。圖35 晶振電路原理圖 顯示電路 為了提高密碼鎖的密碼顯示效果能力。只有按下鍵盤上的開啟按鍵后，顯示器才處于開啟狀態(tài)。否則顯示器將一直處于初始狀態(tài)，當需要對密碼鎖進行開鎖時，按下鍵盤上的開鎖按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵0－9輸入密碼，每按下一個數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個*，輸入多少位就顯示多少個*。通過LCD顯示屏，可以清楚的判斷出密碼鎖所處的狀態(tài) 。圖36 顯示電路原理圖 報警電路 報警部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當有鍵按下時，“叮”聲，每按一下，發(fā)聲一次，密碼正確時，不發(fā)聲直接開鎖，當密碼輸入錯誤時，三極管T3導喇叭發(fā)出噪鳴聲報警。圖37 報警電路原理圖 開鎖電路 通過單片機開鎖執(zhí)行機構(gòu)，電路驅(qū)動電磁鎖吸合，從而達到開鎖的目的。電磁鎖單片機微控制器開鎖驅(qū)動電路返回NY密碼正確？圖38 密碼鎖開鎖機構(gòu)示意圖當用戶輸入的密碼正確時，單片機便輸出開門信號，送到開鎖驅(qū)動電路，然后驅(qū)動電磁鎖，達到開門的目的。電路由驅(qū)動和開鎖兩級組成。D1是開鎖指示燈；由DC5組成開鎖。電磁鎖的選用要視情況而定，但是吸合力要足夠且有一定的余量。圖39 開鎖電路原理圖 系統(tǒng)軟件設計如圖41 為主程序流程圖，開始接上電源，程序進行初始化設置，然后在鍵盤上輸入密碼，此系統(tǒng)進行鍵盤掃描，密碼正確，開鎖成功，密碼錯誤3次出錯報警，選擇是否修改密碼，若要修改密碼，先輸入舊密碼，密碼正確后設置新密碼，錯誤時報警，需要兩次確認新密碼，確認后，密碼修改成功，否則結(jié)束最終返回。開始初始化次數(shù)加1輸入密碼密碼正確？返回NYY開鎖程序開鎖？N修改密碼？次數(shù)3？報警程序修改程序YNNY