【正文】 用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運而生。 在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。 設(shè)計本課題時構(gòu)思的方案是用以 AT89S52 為核心的單片機控制方案。 利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的 IO 端口，及其控制的準確性，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還要根據(jù)實際需要添加調(diào)電存儲、聲光提示甚至增加遙控控制功能。 設(shè)計采用一個超級密碼，送電開機時，只要輸入超級密碼便可開門，這樣可預(yù)防停電后再送電時無密碼可用。 總體設(shè)計方框圖 本設(shè)計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等部分組成。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比 ，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警，實際使用時只要將單片機的負載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 ● 各模塊功能如下： 1．鍵盤輸入模塊：分為密碼輸入按鍵與幾個功能按鍵，用于完成密碼鎖輸入功能。 3．蜂鳴器報警電路：用于完成輸錯密碼時候的警報功能。 5．復(fù)位電路：完成系統(tǒng)的復(fù)位。 7. LED 顯示模塊：用于輔助報警與輸入提示。 復(fù)位電路 鍵盤輸入 模塊 開鎖電路 密碼存儲模塊 晶振電路 S T C 8 9 S 5 2 LCD 顯示模塊 蜂鳴器報警電路 3 設(shè)計原理分析 本系統(tǒng)外圍電路包括鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、復(fù)位部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分組成，根據(jù)實際情況鍵盤輸入部分選擇 44 矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示 LCD1602，密碼存儲部分選用內(nèi)部存儲器來完成。 圖 電路原理圖 單片機 及其外圍電路 復(fù)位電路的設(shè)計 復(fù)位是單片機的初始化操作。 因而，復(fù)位是一個很重要的操作方式。該復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位式復(fù)位電路。也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位 的操作。 圖 復(fù)位電路 時鐘電路的設(shè)計 時鐘電路為單片機產(chǎn)生時序脈沖，單片機所有運算與控制過程都是在統(tǒng)一的時序脈沖的驅(qū)動下的進行的，如果單片機的時鐘電路停止工作（晶振停振），那么單片機也就停止運行了。如圖 所示。其原理圖如圖 所示。 在這種行列式矩陣鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中， 鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。對鍵的識別方法通常有兩種：一種是通用的組行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。首先辨別鍵盤中有無按鍵被按下，在單片機I/O 口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。如果有按鍵被按下，總會有一根行線電瓶被拉至低電平從而使行線不全為 1。方法是：依次給列線送低電平，然后檢查所有行線狀態(tài)，如果全為 1，則所按下的按鍵不在此列；如果不全為 1，則所按下的按鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點上的那個按鍵。鍵盤側(cè)面還有一個蜂鳴器，每操作一次，它便發(fā)出聲音，提示操作成功。其中退格鍵的功能是當輸入密碼錯誤的時候，清除前面已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù)，重新輸入。開啟鍵是切換到密碼輸入狀態(tài)，輸密碼前需按該鍵才能開始輸入密碼。在輸入密碼狀態(tài)下， 09 數(shù)字鍵為有效鍵，有時間和次數(shù)限制功能：只有三次輸入密碼機會，每次限制在 10 秒內(nèi)完成，輸入密碼有誤或每次輸入密碼超時，則被認為是密碼輸入錯誤。密碼輸入正 確后，繼電器吸合，表示鎖被打開。按“ B”鍵進入重新設(shè)置密碼狀態(tài)，在輸入密碼時，如發(fā)現(xiàn)輸入有誤，可按“ C”刪除后，重新輸入，按“ E”確認后，程序退出修改密碼狀態(tài)。程序內(nèi)定密碼為： 987654，送電開機時，只要輸入內(nèi)定密碼便可開門，這樣可預(yù)防停電后再送電時無密碼可用。 表 按鍵功能表 按鍵 鍵名 功能說明 09鍵 數(shù)字鍵 輸入密碼 A鍵 查看鍵 查看密碼 B鍵 設(shè)置新密碼鍵 設(shè)置新密碼 C鍵 退格鍵 退格刪除 D鍵 返回鍵 返回到開始界面 E鍵 確認 /退出鍵 確認 /退出 F鍵 開啟鍵 開啟密碼輸入 報警控制電路的設(shè)計 該電路采用單頻音報警電路，實現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單，其發(fā)音元件通?？刹捎脡弘姺澍Q器，當在蜂鳴器兩引腳上加 3～ 15V直流工作電壓，就能產(chǎn)生 3kHZ 左右的蜂鳴振蕩音響。壓電式蜂鳴器，約需 10mA 的驅(qū)動電流，可在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅(qū)動電路來驅(qū)動， 接三極管基極輸入端，當 輸出高電平 “1”時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的通電而發(fā)音，當 輸出低電平 “0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)音。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，可以清楚地判斷出密碼鎖所處的狀態(tài)。 圖 顯示器電路 顯示器主要用于顯示以下幾個字符，指示如圖 所示。設(shè)計方法是先用文本編輯器編寫源碼，然后用軟件 Keil C51 編譯，如果沒有錯誤，可連接生成 .HEX 格式的文件 (需事先在 Keil C51 中設(shè)置 )。當然也可以直接在 Keil 中編碼。 HEX 文件經(jīng)常被用于將程序或數(shù)據(jù)傳輸存儲到 ROM、 EPROM，大多數(shù)編程器和模擬器使用 HEX 文件。由于用戶在使用系統(tǒng)的過程中，可能在任何時刻按下任何按鍵，而程序都必須對此作出正確響應(yīng)。 系統(tǒng)初始化并讀取密碼完成后，液晶顯示 PASSWORD CONTROL，提示用戶可以輸入密碼。如果有，則進行按鍵識別；如果沒有按鍵按下，或者按下的按鍵沒有被識別， R3賦值 0FFH，并跳轉(zhuǎn)至按鍵測試。 載 入初 始 密 碼 讀 取 成 功 ？讀 取 密 碼系 統(tǒng) 初 始 化開 始提 示 輸 入 密 碼按 鍵 測 試 子 程 序有 按 鍵 按 下 ？按 鍵 識 別 子 程 序 識 別 成 功 ？按 鍵 重 定 位延 時 0 . 5 S否是是是否否 圖 初始化及按鍵識別流程圖 開鎖處理 首先 LCD 初始化，輸入密碼，密碼正確則使開鎖電路動作，繼電器得電，開鎖指示燈亮。 開 鎖L C D 初 始 化按 開 鎖 鍵輸 入 密 碼L C D 初 始 化確 認 程 序 輸 入 密 碼 正 確 ？開 鎖 成 功報 警 程 序返 回是否 圖 開鎖流程圖 改密處理 如圖 ，可以看出，改密鍵的處理流程跟開鎖鍵類似，都需檢查密碼是否正確，錯誤的話，提示重新輸入，只有輸入密碼正確才可以進行改密。 開 始 密 碼 正 確 ？提 示輸 入 新 密 碼密 碼 錯 誤 重 新 輸 入再 次輸 入 新 密 碼對 比 兩 次輸 入 相 同更 改 成 功否否是 圖 改密流程圖 液晶顯示子程序 液晶顯示子程序在每次更新顯示內(nèi)容時都會被調(diào)用，其流程如圖 所示。 LCD1602 要顯示的內(nèi)容是根據(jù)其控制器內(nèi)置的字符碼表 ，事先列出要顯示的 ASCII 字符串。由于顯示字符串的長度不盡相同，約定每串字符以 00H 結(jié)尾；程序檢測到字符碼為 00H 時，即停止寫入，返回。 5 仿真調(diào)試與測試 開機后， LCD1602 顯示如圖 所示，等待按鍵輸入 圖 起始狀態(tài) 輸入密碼分兩個過程：首先必須開啟密碼輸入功能才能輸入密碼，按住“ F”鍵 3 秒以上才 能啟動進入輸入密碼程序，進入輸入密碼狀態(tài)， LCD1602 顯示如圖 所示： 圖 輸入密碼狀態(tài) 此時使用矩陣鍵盤輸入密碼，在輸入密碼狀態(tài)下， 09 為有效數(shù)字鍵。 輸入密碼正確后，繼電器吸合，密碼鎖打開， LCD1602 顯示如圖 所示。 假如密碼輸入錯誤，則 LCD1602 顯示如圖 所示： 圖 輸入錯誤提 示 當 3 次輸入密碼都錯誤時，程序?qū)⒎祷仄鹗紶顟B(tài)，并鎖定。 按“ A”鍵進入查看密碼狀態(tài)， LCD1602 顯示： 按“ E”鍵退出看密碼狀態(tài)。 按“ E”確認后，程序退出修改密碼狀態(tài)。 設(shè)計采用一個超級密碼，送電開機時，只要輸入超級密碼便可開門，這樣可預(yù)防停電后再送電時 無密碼可用。不過由于了解的專業(yè)知識尚淺，對課題的研究經(jīng)驗的不足，使得在技術(shù)的解決與運用上顯得粗糙了一些，特別是功能按鍵的設(shè)定。本系統(tǒng)用的是 6 位密碼輸入，有 106 種密碼輸入方案，相較于機械鎖 具，防盜能力已經(jīng)相當不俗。 本次設(shè)計的電子密碼鎖是以手動鍵盤輸入密碼的，通過這兩個星期對電子密碼鎖的研究學(xué)習(xí)，發(fā)覺這種密碼輸入方式可以進行改革。也可以放棄傳統(tǒng)的按鍵輸入密碼模式，借助傳感器技術(shù)運用聲控來實現(xiàn)密碼輸入，又或者人臉識別技術(shù)，還有一種就是用戶指紋輸入方式，這些都可以使開鎖的時間更短 更方便。 通過本次課程設(shè)計的鍛煉，我學(xué)到了很多有關(guān)電子密碼鎖的設(shè)計方法與工作原理 ,鞏固了單片機知識。再到后來的焊接工作，由于粗心大意，焊接出錯的情況不在少數(shù)，往往在調(diào)試的時候才得以發(fā)現(xiàn)，特別是 44 矩陣鍵盤的焊接 ,改了不下 10 次。后來增加了鍵盤列位置 上的電阻 ,增加了電平 ,效果得到改善。 致 謝 在本課程設(shè)計進行過程中得到 XX 老師的悉心指導(dǎo)，還有很多同學(xué)的幫助。在此，謹向老師和幫助我的同學(xué)致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 MCS51/96 系列單片機原理及應(yīng)用 [M]。單片機基礎(chǔ) [M]。一種新型安全的單片機密碼鎖 [J]。基于單片機 MSC51的智能密碼鎖設(shè)計 [S]。單片機控制電子鎖技術(shù)剖析 [S]。電子技術(shù)實驗教程 [M]。單片機系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計 [J]。淺談單片機應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試 [J]?；?MCS51 單片機的復(fù)位電路抗干擾分析與設(shè)計 [J]。偉納電子 [13] 51 單 片機綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng) —— 蜂鳴器、繼電器篇 (J/OL)。電子驛站 [15] 9012,9013,9014,9015,9018 晶體三極管技術(shù)手冊 (J/OL)。 SUPERPRO 編 程 器 使 用 指 南 (J/OL) 。******************************************************************** BEEP BIT RELAY BIT SEC10 BIT SEC3 BIT PASS_OK BIT PASS_OLD EQU 30H PASS_NEW EQU 37H PASS_DIS EQU 40H 。50ms 計數(shù)單元 SEC EQU 48H 。********************************************************** BUSY BIT LCD_RS BIT 。定義 LCD的數(shù)據(jù)端口 LCD_X EQU 29H TIMES EQU 2AH BUSY_CHECK BIT 。********************************************************** ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH LJMP TIMER0 ORG 0050H 。設(shè)置堆棧指針 MOV P0,0FFH MOV P1,0FFH MOV P2,0FFH MOV TMOD,01H 。50ms 定時常數(shù) MOV TL0,00H SETB ET0 SETB EA MOV PASS_OLD,09H 。LCD 初始化 MAIN1: CLR TR0 CLR SEC3 CLR SEC10 CLR PASS_OK MOV COUNT,00H MOV SEC,00H SETB