采用AT89C51的電子密碼鎖的設計

　　摘要：設計了一種以單片機AT89C51為核心的電子密碼鎖，從硬件和軟件兩方面詳細介紹了電子密碼鎖的設計方法，Proteus軟件仿真結果表明，該電子密碼鎖的設計達到了預期的目標，具有密碼正確開(kāi)鎖、錯誤報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(mén)的安全防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來(lái)解決。目前門(mén)鎖主要采用彈子鎖，其鑰匙容易丟失;保險箱主要用機械密碼鎖，其結構較為復雜，制造精度要求高，成本高，且易出現故障，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運而生。電子密碼鎖的設計方案有多種，可以采用數字電路或單片機控制方案。前者是基于硬件平臺，電路升級時(shí)需要更換元器件，麻煩且增加成本。以單片機為核心的設計方案，可以利用靈活的編程設計升級相關(guān)功能，擴大應用面，降低成本。文中以單片機AT89C51為核心設計了一種可多次更改設置密碼，并在密碼輸入錯誤次數超過(guò)3次時(shí)能自動(dòng)報警并鎖定鍵盤(pán)的電子密碼鎖。

　　總體設計

　　設計需求

　　設置6位密碼，密碼通過(guò)鍵盤(pán)輸入，若密碼正確，則將鎖打開(kāi)，密碼可由用戶(hù)自己修改設定，鎖打開(kāi)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，以防止誤操作。

　　具有報警和鍵盤(pán)鎖定功能。密碼輸入錯誤時(shí)數碼顯示器會(huì )出現錯誤提示，若密碼輸入錯誤次數超過(guò)3次，蜂鳴器報警并且鎖定鍵盤(pán)。

　　設計原理

　　用戶(hù)通過(guò)連接單片機的矩陣鍵盤(pán)輸入密碼，單片機將用戶(hù)輸入的密碼與預先保存的密碼進(jìn)行對比，從而判斷密碼是否正確。單片機相關(guān)引腳產(chǎn)生高低電平傳到開(kāi)鎖電路或者報警電路控制開(kāi)鎖或者報警。

　　硬件設計

　　根據設計需求，硬件設計主要包括以下幾個(gè)模塊：鍵盤(pán)輸入模塊、數碼管顯示模塊、報警模塊、密碼存儲模塊、電源模塊等。相應的硬件設計原理框圖如圖1所示。

　　鍵盤(pán)輸入模塊

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

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

　　數碼管顯示模塊

　　顯示模塊采用常見(jiàn)的七段數碼管實(shí)現。數碼管的八個(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。數碼管控制電路如圖3所示。