采用AT89C51的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)

　　摘要：設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)AT89C51為核心的電子密碼鎖，從硬件和軟件兩方面詳細(xì)介紹了電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方法，Proteus軟件仿真結(jié)果表明，該電子密碼鎖的設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，具有密碼正確開鎖、錯(cuò)誤報(bào)警以及密碼重置等功能。

　　引言

　　在日常生活和工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。目前門鎖主要采用彈子鎖，其鑰匙容易丟失;保險(xiǎn)箱主要用機(jī)械密碼鎖，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造精度要求高，成本高，且易出現(xiàn)故障，人們常需攜帶多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。針對這些鎖具的缺陷，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方案有多種，可以采用數(shù)字電路或單片機(jī)控制方案。前者是基于硬件平臺(tái)，電路升級(jí)時(shí)需要更換元器件，麻煩且增加成本。以單片機(jī)為核心的設(shè)計(jì)方案，可以利用靈活的編程設(shè)計(jì)升級(jí)相關(guān)功能，擴(kuò)大應(yīng)用面，降低成本。文中以單片機(jī)AT89C51為核心設(shè)計(jì)了一種可多次更改設(shè)置密碼，并在密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)超過3次時(shí)能自動(dòng)報(bào)警并鎖定鍵盤的電子密碼鎖。

　　總體設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)需求

　　設(shè)置6位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開，密碼可由用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時(shí)需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。

　　具有報(bào)警和鍵盤鎖定功能。密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)數(shù)碼顯示器會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，若密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)超過3次，蜂鳴器報(bào)警并且鎖定鍵盤。

　　設(shè)計(jì)原理

　　用戶通過連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，單片機(jī)將用戶輸入的密碼與預(yù)先保存的密碼進(jìn)行對比，從而判斷密碼是否正確。單片機(jī)相關(guān)引腳產(chǎn)生高低電平傳到開鎖電路或者報(bào)警電路控制開鎖或者報(bào)警。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)設(shè)計(jì)需求，硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊：鍵盤輸入模塊、數(shù)碼管顯示模塊、報(bào)警模塊、密碼存儲(chǔ)模塊、電源模塊等。相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)原理框圖如圖1所示。

　　鍵盤輸入模塊

　　本設(shè)計(jì)中共設(shè)置了16個(gè)按鍵，包括數(shù)字鍵0～9，以及功能鍵確認(rèn)、清除等。在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。本設(shè)計(jì)中采用了4*3的矩陣鍵盤，如圖2所示。

　　在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，AT89C51一個(gè)端口(如P3口)就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，與直接將P3端口接單個(gè)按鍵相比，鍵盤數(shù)目多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵(9鍵)。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。

　　數(shù)碼管顯示模塊

　　顯示模塊采用常見的七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。數(shù)碼管的八個(gè)段碼輸入端由AT89C51的P0口控制，八個(gè)位碼輸入端由AT89C51的P2口控制。數(shù)碼管控制電路如圖3所示。