基于ATMega16單片機的密碼鎖的設計

隨著科技的發展,安全問題越來越受人們關注,各種安全產品相繼問世,如指紋防盜,紅外防盜等,雖然這類產品的安全性較高,但其成本也同樣較高,攜帶安裝都不方便也同樣限制了其發展。本文利用ATMega 16單片機,通過4×3鍵盤和七段數碼管顯示,除實現了密碼鎖的密碼驗證、重新設置和輸入錯誤報警等基本功能外，還創新性的實現了鍵盤的重新定義。通過對鍵盤的重新定義可以有效的防止密碼被盜，同時也降低了成本，便于攜帶安裝。

一、設計目的、用途、功能

1.設計目的
隨著科技的進步,安全問題越來越受人們重視,市場上也相應的出來很多產品,如指紋防盜,紅外防盜等。最然其安全性能很高，但是成本也相對較高，也不方便攜帶和安裝。本設計的目的就是為了保證高安全性的前提下，實現降低成本，方便攜帶安裝。
2. 設計用途
由于本設計成本較低且安全性能穩定優良，可適用于家庭防盜、行李箱、車載行李箱等一些安全性能要求不高且需要便攜的產品上，其安全性能遠遠優于同等成本的安全性。本設計的鍵盤定義的思想可移植到自動提款機、公共場合的提款裝置等，可以防止用戶輸入密碼時被別人偷看、竊取等，增加用戶提款時的安全性。
3.實現功能
1）密碼設置功能：默認情況下，默認密碼為“6666”，鍵盤默認為
“ 1 2 3
4 5 6
7 8 9
# 0 * ”
當鍵盤按下時，即為密碼輸入，每輸入一位，七段數碼管顯示“8”并左移一位。如果輸入正確，即顯示“PASS”；如果輸入錯誤，即顯示“ErOr”，輸入錯誤達到三次，鍵盤自動鎖死，無法再次輸入，并且蜂鳴器發出警報。輸入過程中按“*”可以刪除輸入錯誤的數字，同時顯示也右移一位。
2）鍵盤重新定義功能：當密碼輸入正確后再按下“#”，即進入選擇修改功能,再次輸入“#”即進入鍵盤重新定義功能。依次按下每個按鍵，即從0開始定義，直到9即定義結束（“*”“#”鍵無法被重新定義）。輸入過程中，每輸入一位，蜂鳴器響一聲，直到完全將“0~9”重新定義結束。此時數碼管顯示“PASS”，鍵盤即為重新定義后的鍵盤，再次輸入密碼時必須按照重新定義后的鍵盤輸入。同樣，輸入過程中，按“*”鍵可以刪除上一位輸入的數字。
3）功能復位：當有人輸入三次錯誤觸發蜂鳴器時，蜂鳴器會一直響，發出警報，直到其主人按下“reset”鍵，全部恢復默認。

二、硬件設計

1.硬件設計思路

1）鍵盤輸入：采用4×3式矩陣鍵盤輸入,三列從左往右依次對應PB0、PB1、PB2，四行從上往下依次對應PB4、PB5、PB6、PB7。
2）顯示：顯示采用共陽極七段數碼管顯示，四位數從右往左依次與PD0、PD1、PD2、PD3。七段數碼管的a b c d e f g對應端口PA0,PA1,PA2,PA3,PA4.PA5,PA6。
3）報警：當密碼輸入錯誤達到三次時，鍵盤被鎖，并且于端口PC0輸出高電平，驅動蜂鳴器持續響。
2.電路原理圖

三、軟件設計

1.程序設計思想
1)鍵盤掃描:
AVR課上學習的鍵盤掃描程序為了消抖,而進行了軟件消抖處理, “delay_ms(10); //延時去抖”。由于對CPU調用了“delay函數”，而使CPU在這10ms內無法進行其他工作，因此而浪費了CPU，降低了CPU效率。鑒于以上缺陷，我們對鍵盤掃描程序做了很大改進，采用定時器中斷與比較中斷相結合的方式，在讀取按鍵是否按下的兩次確認之間的時間里，CPU可以繼續進行其他工作，從而提高了CPU的效率。
2)七段數碼管的顯示
針對本實驗的實際情況：密碼通過和重新定義鍵盤通過時，七段數碼管顯示“PASS”，錯誤時顯示“ErOr”，因此為了提高程序運行的效率，采用指針變量輸出的方式，即將“PASS”和“ErOr”的顯示預存在存儲器中，當需要時，指針變量指到相應的存儲器顯示。對每輸入一位左移的顯示則采用動態掃描的方式。
3)蜂鳴器報警：
對PC7端口輸出高電平驅動蜂鳴器發出警報。