基于单片机处理的电子密码锁设计

刘寺杰 郭翔宇

摘 要 伴随人们物质生活越来越丰富和安全方面的意识越来越坚实，在安全方面的要求相比以前是越来越严格。随着防盗意识的不断增强，古板的机器锁不仅构造简单容易被破解，钥匙的携带也将便捷性大打折扣。相比较而言，电子密码锁的安全性极高，它不仅开发成本小，功耗低，而且操作方便，输入正确即可开锁，因此成为了市场的主流。

关键词 电子密码锁 STC89C51 16位矩阵键盘

中图分类号：TP399 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.08.023

Abstract As people's material life becomes more and more abundant and their security awareness becomes more and more solid， the requirements in terms of security are more and more stringent than before. With the continuous improvement of anti-theft awareness， the old-fashioned machine locks are not only simple in construction， but also easy to be cracked. The carrying of keys also brings great inconvenience to residents. In comparison， cipher locks have a high level of security. They are not only low-cost， low-power， but also easy to operate and can be unlocked with the correct input. Therefore， they have become the mainstream of the market.

Keywords Electronic password lock； STC89C51； 16-bit matrix keyboard

0 引言

电子密码锁的识别和报警是用单片机来控制，单片机识别密码后再控制门锁开关的闭合，进而完成一个开锁的流程。电子密码锁的种类繁多，有主打性价比的简单电路设计的；也有高端昂贵但安全性高，产品也更多元化的。市场上的主流产品还是加入编程的设计，用芯片来控制锁的闭合。社会也开始进入了电子化时代，电子产品也逐渐进入寻常百姓家，指纹密码锁等电子锁也是如此发展的必然趋势，电子锁是在各大领域有着举足轻重的地位。

1 电子密码锁的总体设计

系统的核心处理器是STC89C51，这个单片机可以外接丰富的IO口，通过键位扫描获知输入的密码，LCD显示屏可以读取输入的位数和了解是否输入正确。通过处理器判断后，若密码正确则启动开锁驱动电路，反之错误次数过多就会触发蜂鸣器。原理图如图1。

2 系统硬件设计

2.1 单片机STC89C51芯片

STC89C51芯片是8位功耗低，性能高的微小处理器，可以编程的储存器占有4K的内存，它的CPU为8位，因此它在许多的嵌入式开发中使用广泛，为开发者提供了灵活度高，效率高的设计系统。这块芯的Flash为4k字节，RAM为512字节，外接的IO口線为32位，除了拥有看门狗定时器，内部也拥有2个16位的定时器和计数器，中断方面是2级中断，在串口通信方面工作模式为全双工。另外此芯片的节电模式也有两种可供选择，一种是空闲模式，另外一种是掉电保护模式。空闲模式下，CPU停止工作但其它元件可以正常工作，掉电保护模式下，单片机的所有工作停止，除非有中断或者被人为复位。

2.2 AT24C02存储芯片

AT24C02外部储存器构成了单片机掉电后用来储存密码的单元，在整个系统中起着至关重要的作用。AT24C02串行输出位为2K，芯片内部的8位字节有256个，还包含一个具有写入保护功能的缓冲区。它与单片机建立通信是采用两条串行总线的方式，工作电压最低至2.5V，额定电流为1mA。芯片对数据的保存年限也是长达40年以上，充分满足系统开发的需求。

2.3 液晶显示LCD1602芯片

LCD1602液晶屏工作的原理是利用液晶的物理特性，当屏幕通电时，它的排列就会变得井然有序，光线也相对而言更容易通过，但是没有通电时，排列混乱，光线就被阻止通过。液晶屏由许多个点阵构成，而不同的点阵也构成了不同的点阵字符图形。LCD1602内部已经集成了接近160种不同的字符图形，提升了开发的多元性，满足系统的开发需求。

3 系统软件设计

3.1 主程序模块

系统软件的总体设计由多个部分组成，不仅有主函数、初始化函数、LCD显示的函数还包括键位扫描、设置密码以及EEPROM的读写函数。总体设计流程如图2。

3.2 开锁模块

当运行开锁模块时，单片机先从存储器读取存储密码，与输入的6位密码进行比较，若输入正确，就在显示屏上显示OPEN，如果密码输入次数大于3次，就会启动蜂鸣器。开锁的流程图如图3。

3.3 密码修改模块

电子密码锁不仅仅要能够识别正确的密码和错误的密码，还必须满足实时修改密码的要求。系统在密码修改模块的设计中，要求首先按下设置键，输入旧密码确认后，若密码正确即可输入新密码进行修改，若输入错误超过3次，就会退出密码修改的流程。修改密码的核心代码如下：

参考文献

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[2] 杨西明.单片机编程与应用入门.北京：机械工业出版社，2004.6.

[3] 王宽仁.可靠安全的智能密码锁.电子技术应用，2001.

[4] 赵益丹.电子密码锁的系统原理、设计程序及流程图.嘉兴学院学报，2003.15（5）.