一种基于单片机的电子密码锁设计

一种基于单片机的电子密码锁设计

技术领域

本发明专利涉及电子设计技术领域，尤其涉及一种基于单片机的电子密码锁设 计。

背景技术

在日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一 些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险 箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障，人们常需 携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。针对这些锁具给人们带来 的不便若使用机械式钥匙开锁，为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥 匙的密码锁应运而生。它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景。由 于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，其种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最 简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但很不安全，在后为多是基于EDA来实现的，其电 路结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列单片机来实现的，但密码简 单，易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大， 使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元件，实 现了真真的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的 发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。

出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是 针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人 使用的箱、柜、房间等。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥 匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性，如防范森严的金 库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。组合 使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百 选、自得其所”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。

发明专利内容

本发明专利涉及一种基于单片机的电子密码锁设计，本发明采用单片机为主控芯片， 结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才 能将锁打开，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可 以由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入 新密码时候需要二次确认，以防止误操作。

附图说明

图１：总体方案设计图。

图２：晶振电路图。

图３：单片机复位图。

图４：主程序流程图。

图５：键功能流程图。

图６：密码设置流程图。

图７：开锁流程图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明专利涉及一种基于单片机的电子密码锁设计，本发明采用单片机为主控芯 片，结合外围电路，组成电子密码锁。

进一步的，本发明的总体方案设计如图1所示。本发明由单片机系统、矩阵键盘、 LED显示和报警系统组成。

进一步的，本发明采用80C51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设 计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，进行电子密码锁的设计。

进一步的，本发明采用的是矩阵式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键 盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要 节省很多I/O口。本设计中使用的这个4*4键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使 用，比如清空显示功能等。键盘的每个按键功能在程序设计中设置。设有0—9十个数字密 码，和确认键，设置，开锁，清空，启动，关闭。

进一步，本发明采用6密码6显示器，按键后即显示，动态显示。根据按键次数，第一 位显示器显示第一次按的密码，第二位显示器显示第二次按的密码，第三位显示器显示第 三次按的密码，依此第六位显示器显示第六次按的密码，按键完成后按确认键后，密码对则 执行相关动作，不同则显示器清零，等待重新输入。

进一步的，本发明当按键三次错误后，系统报警，报警装置由一扬声器实现，从 P2.7口输出脉冲，使扬声器鸣报警。

进一步的，本发明的密码锁主控制部分电源采用5V直流电源供电，把频率为50Hz、 有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定的5V直流电压。其主要原理是把单相交流经 过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流电压。

进一步的，本发明的密码存储部分采用EPROM芯片AT24C02存储密码。AT24C02是美 国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，内含256×8位存储空间，具有工作电压宽、擦写次数 多、写入速度快、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他是采用了I2C总线式 进行数据读写的串行器件，占用很少的资源和I／O线，并且支持在线编程，进行数据实时的 存取十分方便。AT24C02中带有的片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址 寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降 低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。I2C总线是一种用于IC器件之间连 接的二线制总线。他通过SDA及SCL两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址 识别每个器件。AT24C02正是运用了I2C规程，使用主／从机双向通信，主机和从机均可工作 于接收器和发送器状态。主机产生串行时钟信号并发出控制字，控制总线的传送方向，并产 生开始和停止的条件。无论是主机还是从机，接收到一个字节后必须发出一个确认信号 ACK。AT24C02的控制字由8位二进制数构成，在开始信号发出以后，主机便会发出控制字，以 选择从机并控制总线传送的方向。

进一步的，本发明采用12MHZ做为系统的外部晶振。电容取值为20pF。晶振电路如 图2所示。

进一步的，本发明的单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确 定的初始状态，并从这个状态开始工作，无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或 者发生故障后都要复位根据实际情况选择如图3所示的复位电路。该电路在最简单的复位 电路下增加了手动复位按键，在接通电源瞬间，电容C1上的电压很小，复位下拉电阻RST上 的电压接近电源电压，即RST为高电平，在电容充电的过程中RST端电压逐渐下降，当RST端 的电压小于某一数值后，CPU脱离复位状态，由于电容C1足够大，可以保证RST高电平有效时 间大于24个振荡周期，CPU能够可靠复位。增加手动复位按键是为了避免死机时无法可靠复 位。当复位按键按下后电容C1通过R5放电。当电容C1放电结束后，RST端的电位由R5与R6分 压比决定。由于R5<<R6 因此RST为高电平，CPU处于复位状态，松手后，电容C1充电，RST端电 位下降，CPU脱离复位状态。R5的作用在于限制按键按下瞬间电容C1的放电电流，避免产生 火花，以保护按键触电。

进一步的，本发明的开锁控制电路的功能是当输入正确的密码后将锁打开。系统 使用单片机其中一引脚线发出信号，经三极管放大后，由继电器驱动电磁阀动作将锁打开。 用户通过键盘任意设置密码，并储存在EEPROM中作为锁码指令。只有用户操作键盘时，单片 机的电源端才能得到3V电源，否则．单片机处于节电工作方式。开锁步骤如下：首先按下键 盘上的开锁按键，然后利用键盘上的数字键0－9输入密码，最后按下确认键。当用户输入一 密码后，单片机自动识码，如果识码不符，则报警。只有当识码正确，单片机才能控制电子锁 内的微型继电器吸台。当继电器吸台以后带动锁杆伸缩，这时，锁勾在弹簧的作用下弹起， 完成本次开锁。开锁以后，单片机自动清除掉由用户输人的这个密码。

进一步的，本发明的系统软件设计由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描 程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。主要程序设计流程 图如图4所示，键功能流程如图5所示，密码设置流程如图6所示，开锁流程如图7所示。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本 发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利 的保护范围之内。