基于單片機的電子密碼鎖獲獎科研報告

基于單片機的電子密碼鎖獲獎科研報告

【摘

要】當今世界，人們越來越注重個人隱私的保護，更在意生命財產(chǎn)安全。所自古以來就是人們深刻研究的工具，既要求能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠又要求輕便簡易。所以集安全性與便捷性于一體的電子鎖應運而生。電子鎖種類繁多，如指紋鎖、密碼鎖、此電子密碼鎖選取了80C51單片機為核心。通過輸入六位密碼進行開鎖，本設計具有設置密碼、修改密碼、報警鎖定、報警提示等功能。

【關鍵詞】電子密碼鎖;單片機;安全

引言

電子密碼鎖不僅能起到安全的作用并且免于用戶關于鑰匙的困擾。電子密碼鎖常用于家庭安裝，在很多高端社區(qū)都可以看到電子門鎖的身影。電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來工作的電子產(chǎn)品。利用內(nèi)在芯片控制機械開關的閉合，實現(xiàn)開鎖、關鎖的任務。它的種類繁多，既有僅靠電路實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)簡單產(chǎn)品，也有核心為芯片的高價位高端產(chǎn)品。電子密碼鎖大多是以芯片為核心的，在經(jīng)過人工編程實現(xiàn)密保安全。

1硬件描述

1.1所需硬件

單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等。

1.2單片機80C51

80C51單片機屬于MCS-51系列單片機。該系列單片機由Intel公司開發(fā)。8048結(jié)構(gòu)的發(fā)展促進了8051單片機的誕生。該系列改進了8048的缺點，增加了如乘、除、減、比較、16位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運算等指令，以及串行通信能力和5個中斷源。8051屬于片內(nèi)帶型單片機，這類芯片在生產(chǎn)過程中將用戶的應用代碼通過掩模工藝制作到ROM中。應用程序只能由廠家寫入，一旦寫寫入無法修改，適合大量使用。并且它具有低功耗的特點。相對于HMOS器件所消耗的電流更小，并且多了掉電方式和待機方式兩種工作方式，這些都是該芯片功耗更低的原因。

（1）時鐘電路：單片機的正常工作需要晶振給CPU提供頻率支持。晶振頻率就是由時鐘電路所提供的。單片機有兩種時序電路。內(nèi)部時序電路和外部時序電路。

（2）復位電路：復位電路實現(xiàn)系統(tǒng)的運行和重啟，復位時CPU和其他部件處于一個開始狀態(tài)。當單片機RST引腳處于高電平時，單片機實現(xiàn)復位。復位電路也有兩種方式，一個是上電自動復位，一個是按鈕手動復位。實現(xiàn)復位后，程序從0000H地址單位開始執(zhí)行，但不會改變RAM中的內(nèi)容。

1.3蜂鳴器報警模塊

本文設計的電子鎖具有報警裝置。當密碼輸入錯誤三次以上，蜂鳴器就會發(fā)出警報聲。蜂鳴器的形式為壓電式，三極管處于外接51單片機的p1.7端口處。模塊通過電流放大的方式，促使蜂鳴器發(fā)出聲音，實現(xiàn)報警。[1]

1.474LS245

74LS245是常用來驅(qū)動LED或者其他的設備的數(shù)字芯片。該芯片可以實現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)，具有雙向三態(tài)功能。74LS245的作用就是當8051單片機的P0口總線不能負擔P0口相應的承載負擔時接等總線驅(qū)動器，以此來提高單片機的驅(qū)動能力。P0口與74LS245輸入端相連，E端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。單片機的P0口的輸出經(jīng)過提高驅(qū)動后，輸出到數(shù)碼管顯示電路。

2.軟件描述

2.1主流程

接電源后，顯示器顯示“HELLO”字樣，此時程序進行初始化階段。此時利用鍵盤矩陣輸入密碼。密碼輸入后系統(tǒng)會進行掃描鍵盤，它的目的就是判斷密碼輸入是否正確。若密碼正確顯示器顯示“OPENED”字樣表示電子鎖被打開，若密碼輸入錯誤則顯示“ERROR”字樣。當密碼輸入錯誤三次以上，顯示器顯示“CODE”表示鎖定，無法輸入。

2.2矩陣鍵盤設計

一組鍵盤想要使用就需要利用接口與CPU相連接。連接后通過查詢接口或者中斷CPU就可以確定某個按鍵是否被按下。想要將鍵盤和CPU相連就需要利用到單片機的I/O接口。往往系統(tǒng)使用的按鍵多于單片機I/O口，為了能夠更好地利用I/O接口實現(xiàn)多鍵盤，設計常用矩陣鍵盤來解決這個問題。矩陣鍵盤就是將按鍵設置在行、列線的交點上，行、列分別連接著按鍵開關的兩端。行線處于高電平，列線處于低電平，平時無鍵按下時，表示沒有按鍵被按下。當行線、列線都處于低點平時，表示有按鍵被按下。接下來就利用行列掃描法排查出確認按下的按鍵。明確有按鍵被按下后，延時10ms消除機械抖動，再次讀取行值，如果行線狀態(tài)發(fā)生改變就返回上一步重新判定;如果這條行線狀態(tài)不變，就進行逐行掃描，分別拉低每一列。把掃描到的行、列值儲存在寄存器里。矩陣鍵盤具體如圖2.2。

3仿真與調(diào)試

仿真步驟如下：

（1）在KEIL中建立工程文件，并將將提前編寫好的程序添加到工程中。

（2）在KEIL中為工程設置選項。

（3）PROTEUS設置。

（4）單片機中添加將可執(zhí)行文件。打開PROTEUS仿真圖，點擊單片機器件兩次，將KEIL產(chǎn)生的“*.HEX”文件添加到單片機中。

（5）KEIL與PROTEUS連接進行仿真調(diào)試。點擊PROTEUS的開始仿真按鈕即可開始KEIL與PROTEUS的聯(lián)合仿真圖如圖3.1

4結(jié)語

傳統(tǒng)鎖在安全方面有很多隱患，提高鎖的安全性很有必要。[2]。因此安全所的發(fā)展也會受到各界人士的重視，不論是家用還是企業(yè)用，安全鎖都是保障生命財產(chǎn)安全的一道防線。利用單片機為主要芯片設計的電子密碼鎖具有使用簡單、價格低廉的優(yōu)點，這也是使它相對于傳統(tǒng)鎖更具有競爭力的原因之一。雖然此設計只是設計了一款較為簡單的電子鎖，但是它也是其他更加復雜的密碼鎖的基礎，以此為基礎發(fā)展更加安全高效的