CN105809778A - 一种基于单片机的电子密码锁的设计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于单片机的电子密码锁的设计，采用单片机为主控芯片，结合外围电路矩阵键盘、晶振电路、液晶显示器和密码存储电路组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，密码可以根据用户需要更改。
Description
技术领域
本发明涉及一种锁具产品，特别涉及一种基于单片机的电子密码锁。
背景技术
目前国内大部分人使用的还是传统的机械锁，然而，眼下假冒伪劣的机械锁互开率非常之高，此外，即使是一把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。虽然许多电子智能锁(指纹识别、IC卡辨认)已经在国内外相继面世，但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于单片机的键盘式电子密码锁的设计方法：设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码控制系统，密码锁共8位密码，每位的取值范围为1～8，用户可以自行设定和修改密码，每个密码按键都有声、光提示。正确输入密码前提下，开锁；错误输入密码情况下，报警。为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警十分钟，期间输入密码无效，以防窃贼多次试探密码。八位密码同时输入正确，锁才能打开。锁内有备用电池，只有内部上电复位时才能设置或修改密码，仅在门外按键是不能修改或设置密码的，因此保密性强、灵活性高。本设计成本低，可靠性高，具有很好的市场应用价值。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
系统采用STC89C52单片机为主控芯片，系统还包括输入电路、输出电路即开锁电路、显示电路、晶振电路和存储模块。
系统工作流程如下：
步骤1，接入电源；
步骤2，程序进行初始化设置；
步骤3，在键盘上输入密码；
步骤4，系统进行键盘扫描，若密码正确，执行步骤5；若密码错误，返回步骤3并累计密码错误次数，当密码累计错误次数达到3次时，执行步骤6；
步骤5，确认是否开锁，是则通过开锁电路开启密码锁，否则执行步骤7；
步骤6，出错报警，报警电路的扬声器发出噪鸣声；
步骤7，确认是否修改密码，是则进入密码修改程序：先输入旧密码密码，密码正确后设置新密码，错误时报警，需要两次确认新密码，确认后，密码修改成功；否则结束流程并返回。
所述的开锁电路由驱动和开锁两级组成，包含第一二极管D1、第二二极管D2、三极管、电阻、20pF的电容，以及电磁阀。由第二级管D1、电阻、三极管组成驱动部分，由第二二极管D2和电容组成开锁部分；
所述的报警电路由陶瓷压电发声装置即扬声器及外围电路组成，陶瓷压电发声装置结电源VCC。该部分电路连接单片机P2.1口。加电后不发声，当有键按下时，“叮”声，每按一下，发声一次，密码正确时，不发声直接开锁，当密码输入错误时，单片机的P2.1引脚为低电平，三极管导通扬声器发出噪鸣声报警。
所述的存储模块采用低功耗CMOS型E2PROMAT24C02；低功耗CMOS型E2PROMAT24C02的VCC口接电源VCC，WP口、SCL口、分别接单片机的P3.5口，P3.6口，SDL口接P3.7口并通过下拉电阻连接电源VCC。
所述的显示电路包含芯片LCD1602，LCD1602的4、5、6引脚分别与单片机的第12、11、10引脚(P3.2口，P3.1口，P3.0口)相连；VL口、VSS口、VEE口接地，VL-口通过10K电阻与VCC口相连。只有按下键盘上的开启按键后，显示器才处于开启状态。同理只有按下关闭按键后显示器才处于关闭状态。否则显示器将一直处于初始状态，当需要对密码锁进行开锁时，按下键盘上的开锁按键后利用键盘上的数字键0-9输入密码，每按下一个数字键后在显示器上显示一个*，输入多少位就显示多少个*。当密码输入完成时，按下确认键，如果输入的密码正确的话，LCD显示屏显示“RIGHT”，单片机其中P2.0引脚会输出低电平，使三极管T2导通，电磁铁吸合，电子密码锁被打开，如果密码不正确，LCD显示屏会显示“ERROR”，P2.0引脚输出的是高电平，电子密码锁不能被打开。通过LCD显示屏，可以清楚的判断出密码锁所处的状态。
所述的输入电路，是由单片机P1口扩展一个4×4的矩阵键盘，每条行线和列线都对应一条I/O口线，键位设在行线和列线的交叉点，当一个键按下就会有某一条行线与某一条列线接触，只要确定接触的是哪两条线，即哪两个I/O口线，就可以确定哪一个键被触动。行线设计成上拉口线，初始时被置高电位，列线悬空，初始置低。通过不断读行线口线，或者中断方式触发键位扫描。当发现有键按下，将列线逐一置低，其他列线置高，读行线口线。当某条列线置低时，某条行线也被拉低，则确定这两条线的交点处的按钮被按下。键盘的每个按键功能在程序设计中设置，有与输入、开锁、清除、设置、确认的程序相对应的按键，并按顺序与输入的数相比较，当输入正确时，进入密码程序，错误时进行清除，输入两次新密码正确时，可进行重新设置密码，最后确认程序。
附图说明
图1是本发明电子密码锁的结构图；
图2是本发明开锁电路原理图；
图3是本发明报警电路原理图；
图4是本发明存储电路原理图；
图5是本发明显示电路原理图；
图6是本发明主程序流程图；
图7是本发明开锁流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
图1为基于单片机STC89C52的电子密码锁的结构框图，系统由STC89C52与低功耗CMOS型E2PROMAT24C02作为主控芯片与数据的存储模块，还包括输入电路、输出电路、显示电路和晶振电路。
图2为开锁电路原理图，电路由驱动和开锁两级组成，包含第一二极管D1、第二二极管D2、三极管、电阻、20pF的电容，以及电磁阀。由第二级管D1、电阻、三极管组成驱动电路，其中三极管可以选择普通的小功率三极管如8050、9018都可以满足要求。由第二二极管D2和电容组成开锁电路。
图3是报警电路原理图，报警部分由陶瓷压电发声装置即扬声器及外围电路组成，陶瓷压电发声装置结电源VCC。该部分电路连接单片机P2.1口。加电后不发声，当有键按下时，“叮”声，每按一下，发声一次，密码正确时，不发声直接开锁，当密码输入错误时，单片机的P2.1引脚为低电平，三极管导通扬声器发出噪鸣声报警。
图4是存储电路原理图，低功耗CMOS型E2PROMAT24C02的VCC口接电源VCC，WP口、SCL口、分别接单片机的P3.5口，P3.6口，SDL口接P3.7口并通过下拉电阻连接电源VCC。
图5是显示电路原理图，芯片LCD1602的4、5、6引脚分别与单片机的第12、11、10引脚(P3.2口，P3.1口，P3.0口)相连；VL口、VSS口、VEE口接地，VL-口通过10K电阻与VCC口相连。只有按下键盘上的开启按键后，显示器才处于开启状态。同理只有按下关闭按键后显示器才处于关闭状态。否则显示器将一直处于初始状态，当需要对密码锁进行开锁时，按下键盘上的开锁按键后利用键盘上的数字键0-9输入密码，每按下一个数字键后在显示器上显示一个*，输入多少位就显示多少个*。当密码输入完成时，按下确认键，如果输入的密码正确的话，LCD显示屏显示“RIGHT”，单片机其中P2.0引脚会输出低电平，使三极管T2导通，电磁铁吸合，电子密码锁被打开，如果密码不正确，LCD显示屏会显示“ERROR”，P2.0引脚输出的是高电平，电子密码锁不能被打开。通过LCD显示屏，可以清楚的判断出密码锁所处的状态。
实施例的工作流程如图6所示，
步骤1，接入电源；
步骤2，程序进行初始化设置；
步骤3，在键盘上输入密码；
步骤4，系统进行键盘扫描，若密码正确，执行步骤5；若密码错误，返回步骤3并累计密码错误次数，当密码累计错误次数达到3次时，执行步骤6；
步骤5，确认是否开锁，是则开启密码锁，否则执行步骤7；
步骤6，出错报警，
步骤7，确认是否修改密码，是则进入密码修改程序：先输入旧密码密码，密码正确后设置新密码，错误时报警，需要两次确认新密码，确认后，密码修改成功；否则结束流程并返回。
所述的报警部分由陶瓷压电发声装置及外围电路组成，加电后不发声，当有键按下时，“叮”声，每按一下，发声一次，密码正确时，不发声直接开锁，当密码输入错误时，单片机的P2.1引脚为低电平，三极管导通扬声器发出噪鸣声报警。
实施例的输入电路，是由单片机P1口扩展一个4×4的矩阵键盘，每条行线和列线都对应一条I/O口线，键位设在行线和列线的交叉点，当一个键按下就会有某一条行线与某一条列线接触，只要确定接触的是哪两条线，即哪两个I/O口线，就可以确定哪一个键被触动。行线设计成上拉口线，初始时被置高电位，列线悬空，初始置低。通过不断读行线口线，或者中断方式触发键位扫描。当发现有键按下，将列线逐一置低，其他列线置高，读行线口线。当某条列线置低时，某条行线也被拉低，则确定这两条线的交点处的按钮被按下。键盘的每个按键功能在程序设计中设置，有与输入、开锁、清除、设置、确认的程序相对应的按键，并按顺序与输入的数相比较，当输入正确时，进入密码程序，错误时进行清除，输入两次新密码正确时，可进行重新设置密码，最后确认程序。
图7为具体的开锁流程图：
开始接上电源，程序进行初始化设置；
按开锁键，然后在键盘上输入密码，按确认键；
系统进行键盘扫描；密码正确，开锁成功，流程结束并返回；密码错误，输入次数加1，当输入次数≥3时报警并结束流程返回。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都包括在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于单片机的电子密码锁的设计，其特征是，包含主控芯片、用于输入数字密码和实现特别功能的输入电路、用于实时显示密码锁所处状态的显示电路、用于密码存储等作用的存储电路、晶振电路以及输出电路；流程如下：
步骤1，接入电源；
步骤2，程序进行初始化设置；
步骤3，在键盘上输入密码；
步骤4，系统进行键盘扫描，若密码正确，执行步骤5；若密码错误，返回步骤3并累计密码错误次数，当密码累计错误次数达到3次时，执行步骤6；
步骤5，确认是否开锁，是则通过开锁电路开启密码锁，否则执行步骤7；
步骤6，出错报警，报警电路的扬声器发出噪鸣声；
步骤7，确认是否修改密码，是则进入密码修改程序：先输入旧密码密码，密码正确后设置新密码，错误时报警，需要两次确认新密码，确认后，密码修改成功；否则结束流程并返回；
所述的主控芯片是指STC89C52单片机，
所述的存储电路包含控制芯片低功耗CMOS型E2PROMAT24C02，外围电路包括两个电阻；AT24C02采用两线串行的总线和STC89C52单片机通讯，三条地址线引脚接地，引脚5和引脚8分别接正、负电源；
所述的显示电路包含控制芯片LCD1602，外围电路包括一个电阻；芯片LCD1602的引脚4与STC89C52单片机的引脚12(P3.2口)相连，引脚5与STC89C52单片机的引脚11(P3.1口)相连，引脚6与STC89C52单片机的引脚10(P3.0口)相连；芯片LCD1602的VL口、VSS口、VEE口接地，VL-口通过10K电阻与VCC口相连；
所述的流程中，当输入的密码正确时，显示电路显示“RIGHT”，STC89C52单片机的P2.0输出低电平，使三极管T2导通，电磁铁吸合，电子密码锁被打开；当输入的密码不正确时，显示电路显示“ERROR”，STC89C52单片机P2.0输出高电平，电子密码锁不能被打开；
所述的开锁电路由驱动和开锁两级组成，包含第一二极管D1、第二二极管D2、三极管、电阻、20pF的电容，以及电磁阀；由第二级管D1、电阻、三极管组成驱动部分，由第二二极管D2和电容组成开锁部分。
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