基于单片机的电子安全密码锁的设计初探

2022-09-10

人们从前使用的锁不但不方便, 而且安全系数也比较低。随着社会的进步和人们生活水平的提高, 老式的锁已经跟不上人们的要求, 况且人们对防盗的要求越来越高, 特别是对使用的便捷性也有了更高的需求。因此近几年一种新型的电子密码锁应运而生, 受到了人们的青睐。有报警功能的密码锁这时正为人们解决了不少问题。但是市场上的密码锁大部分都是用于一些大公司财政机构、价格高昂, 一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价格低廉、性能灵敏可靠的密码锁, 必将在防盗和保证财政安全方面发挥更加有效的作用[1]。密码锁是现代生活中经常用到的工具之一, 广泛应用于保险柜、房门、宾馆、车库等。电子密码锁克服了机械式密码锁量少、安全性能差的缺点, 特别是使用单片机控制的智能电子密码锁, 不但功能全, 而且具有更高的安全性和可靠性。并且电子密码锁只需记住一组密码, 无需携带钥匙, 免除了人们携带钥匙的烦恼, 被越来越多的人所喜欢。随着我国第三产业的飞速发展, 电子密码锁会在不久的将来得到广泛的应用, 方便社会和个人。

一、系统总体设计思路

(一) 系统设计要求

单片机密码锁主要内容:用户可以自由设定密码、具有报警提示功能、可设置万用密码、具有掉电存储密码功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制, 外接AT24C02芯片用于密码的存储, 外接LCD1602显示器用于显示作用[2]。

(二) 单片机开锁的设计思路

通过分析图中单片机开锁的设计思路图, 可以看出开锁机构设计的基本原理为: (1) 在开锁的执行机构中加入单片机; (2) 把驱动电路和电磁锁连接起来, 最终可以实现开锁功能。还可以看出此设计的开锁顺序:当在规定的时间和输入次数内输入了正确的密码, 单片机则发出相应的开锁指令, 当指令传给驱动电路, 驱动电路则驱动电磁锁, 最终实现开锁[3]。

二、单片机电子密码锁的系统软件设计

软件设计主要包括了主程序设计、键盘扫描设计、密码修改设计、开锁程序设计以及红外遥控设计五个方面。本设计采用Keil编译器来进行软件的编程。

(1) 主程序设计。主程序主要完成了系统的初始化、按键扫描、按键功能、以及调用显示等功能。

(2) 开锁设计。当输入密码正确时, 单片机输出低电平, 控制继电器工作, 模拟开锁动作, 同时, 当输入密码或开锁成功时, 蜂鸣器发出相应的提示音。

三、仿真与调试

(1) Protues仿真软件概述。Protues是目前使用比较广泛的单片机类的仿真系统的软件之一, 它可以实现的功能比较多, 可以实现程序与原理图的连调, 也可以单独作为绘制原理图的工具使用, 与Protel有着过之不及的功能, 于此同时还可以进行PCB版图的生成, 在方法中与Protel类似。此款软件及绘制原理图、PCB版图和仿真于一身。Protues此款软件的使用比较简单。在运行环境搭载好的前提下, 打开ISIS直接进入到主界面, 在左边栏框中有一个快捷键P (从库中选取) , 点击后出现一个对话框然后输入想要查找的元器件即可。之后在单击确定按键所选器件就会显示在界面左上角的小框中此时点击鼠标左键就会放到图层中, 然后直接把鼠标放到接头处就会显示一个画笔的标志此时按住鼠标左键就可进行连线了[4]。

(2) Protues与Keil的连调。在进行连调之前必须确保程序是完整的, 原理图也是没有错误的。还要在正确的运行平台下进行操作。检查没有错误后, 打开原理图, 点击单片机就会出现一个对话框, 然后把生成的.hex文件添加到里面即可实现。在这里比较重要的就是.hex文件的生成过程。首先把已编写好的程序加载到Keil软件下进行编译如果没有遇到任何错误后, 就直接点击工具栏中的相应按钮就会弹出如下图所示的对话框, 然后选择相应的选项就可以生成.hex文件了。之后再按照生成的路径去寻找这个文件。找到之后加载到之前点开的对话框上即可。在此后点击运行按键就会进行仿真了, 按照设计的功能去调试就可以了。

四、结论

本设计是基于单片机实现电子密码锁, 基本完成了按键有效提示、输入错误提示, 控制开锁电平、控制报警电路、修改密码等多种功能。本系统具有结构简单, 硬件较少, 容易实现, 性能稳定可靠, 成本低等特点。该电子密码锁充分利用了51系统单片机软、硬件资源, 引入了智能化分析功, 提高了系统的可靠性和安全性, 另外, 电子密码锁若与串行通信结合在一起将会成为宾馆、工厂、学校等需要进行统一管理的建筑群不可或缺的商品。机电一体化的电子密码锁, 其功能大大超过弹子锁, 且性能更稳定、更安全。其特点是:首先保密性好;其次编码可变;其三误码输入保护;其四停电不掉码;其五多种密码开锁方式, 使用方便, 没有单人开锁、二三人多种开锁方式。由于自身的优势, 电子密码锁会受到越来越多人们的欢迎, 使用会越来越广泛, 同时, 也将会被社会所接受认可, 并与弹子锁平分秋色。

摘要：近年来, 随着改革开放的深入发展, 电子电器的飞速发展。人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而不法分子也是越来越多, 原因在于大部分人防盗意识还不够强, 造成偷盗现象屡见不鲜。越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。因此, 出于安全方便等方面的需求, 电子密码锁相继问世。

关键词：单片机,电子安全,密码锁,设计