本發(fā)明專利涉及電子設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

在日常生活和工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。目前門鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易丟失；保險(xiǎn)箱主要用機(jī)械密碼鎖，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造精度要求高，成本高，且易出現(xiàn)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。針對這些鎖具給人們帶來的不便若使用機(jī)械式鑰匙開鎖，為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。它的出現(xiàn)為人們的生活帶來了很大的方便，有很廣闊的市場前景。由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼鎖，其種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，制作簡單但很不安全，在后為多是基于eda來實(shí)現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步發(fā)展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強(qiáng)大，使用更加方便，安全保密性更強(qiáng)，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實(shí)現(xiàn)了真真的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨著電子元件的發(fā)展及人們對保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電子密碼鎖。

出于安全、方便等方面的需要許多電子密碼鎖已相繼問世。但這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對特定有效卡、指紋或聲音有效，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密要求高且供個(gè)人使用的箱、柜、房間等。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢。

發(fā)明專利內(nèi)容

本發(fā)明專利涉及一種基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)，本發(fā)明采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯(cuò)誤有提示，為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤三次將報(bào)警。密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時(shí)候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。

附圖說明

圖１：總體方案設(shè)計(jì)圖。

圖２：晶振電路圖。

圖３：單片機(jī)復(fù)位圖。

圖４：主程序流程圖。

圖５：鍵功能流程圖。

圖６：密碼設(shè)置流程圖。

圖７：開鎖流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明專利的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明專利進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明專利，并不用于限定本發(fā)明專利。

本發(fā)明專利涉及一種基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)，本發(fā)明采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的總體方案設(shè)計(jì)如圖1所示。本發(fā)明由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤、led顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。

進(jìn)一步的，本發(fā)明采用80c51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的io端口，及其控制的準(zhǔn)確性，進(jìn)行電子密碼鎖的設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多i/o口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè)4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。設(shè)有0—9十個(gè)數(shù)字密碼，和確認(rèn)鍵，設(shè)置，開鎖，清空，啟動(dòng)，關(guān)閉。

進(jìn)一步，本發(fā)明采用6密碼6顯示器，按鍵后即顯示，動(dòng)態(tài)顯示。根據(jù)按鍵次數(shù)，第一位顯示器顯示第一次按的密碼，第二位顯示器顯示第二次按的密碼，第三位顯示器顯示第三次按的密碼，依此第六位顯示器顯示第六次按的密碼，按鍵完成后按確認(rèn)鍵后，密碼對則執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作，不同則顯示器清零，等待重新輸入。

進(jìn)一步的，本發(fā)明當(dāng)按鍵三次錯(cuò)誤后，系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警裝置由一揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)，從p2.7口輸出脈沖，使揚(yáng)聲器鳴報(bào)警。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的密碼鎖主控制部分電源采用5v直流電源供電，把頻率為50hz、有效值為220v的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5v直流電壓。其主要原理是把單相交流經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的密碼存儲部分采用eprom芯片at24c02存儲密碼。at24c02是美國atmel公司的低功耗cmos型e2prom，內(nèi)含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬、擦寫次數(shù)多、寫入速度快、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了i2c總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和i／o線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。at24c02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現(xiàn)對下一個(gè)存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時(shí)間，一次操作可寫入多達(dá)8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。i2c總線是一種用于ic器件之間連接的二線制總線。他通過sda及scl兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個(gè)器件。at24c02正是運(yùn)用了i2c規(guī)程，使用主／從機(jī)雙向通信，主機(jī)和從機(jī)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機(jī)還是從機(jī)，接收到一個(gè)字節(jié)后必須發(fā)出一個(gè)確認(rèn)信號ack。at24c02的控制字由8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號發(fā)出以后，主機(jī)便會發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向。

進(jìn)一步的，本發(fā)明采用12mhz做為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為20pf。晶振電路如圖2所示。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的單片機(jī)復(fù)位是使cpu和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖3所示的復(fù)位電路。該電路在最簡單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容c1上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻rst上的電壓接近電源電壓，即rst為高電平，在電容充電的過程中rst端電壓逐漸下降，當(dāng)rst端的電壓小于某一數(shù)值后，cpu脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容c1足夠大，可以保證rst高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，cpu能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容c1通過r5放電。當(dāng)電容c1放電結(jié)束后，rst端的電位由r5與r6分壓比決定。由于r5<<r6因此rst為高電平，cpu處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容c1充電，rst端電位下降，cpu脫離復(fù)位狀態(tài)。r5的作用在于限制按鍵按下瞬間電容c1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的開鎖控制電路的功能是當(dāng)輸入正確的密碼后將鎖打開。系統(tǒng)使用單片機(jī)其中一引腳線發(fā)出信號，經(jīng)三極管放大后，由繼電器驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作將鎖打開。用戶通過鍵盤任意設(shè)置密碼，并儲存在eeprom中作為鎖碼指令。只有用戶操作鍵盤時(shí)，單片機(jī)的電源端才能得到3v電源，否則．單片機(jī)處于節(jié)電工作方式。開鎖步驟如下：首先按下鍵盤上的開鎖按鍵，然后利用鍵盤上的數(shù)字鍵0－9輸入密碼，最后按下確認(rèn)鍵。當(dāng)用戶輸入一密碼后，單片機(jī)自動(dòng)識碼，如果識碼不符，則報(bào)警。只有當(dāng)識碼正確，單片機(jī)才能控制電子鎖內(nèi)的微型繼電器吸臺。當(dāng)繼電器吸臺以后帶動(dòng)鎖桿伸縮，這時(shí)，鎖勾在彈簧的作用下彈起，完成本次開鎖。開鎖以后，單片機(jī)自動(dòng)清除掉由用戶輸人的這個(gè)密碼。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由主程序、初始化程序、lcd顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、eeprom讀寫程序和延時(shí)程序等組成。主要程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示，鍵功能流程如圖5所示，密碼設(shè)置流程如圖6所示，開鎖流程如圖7所示。

以上所述僅為本發(fā)明專利的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明專利，凡在本發(fā)明專利的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。