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基于單片機的多功能電子密碼鎖系統設計

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該密碼鎖是以STC89C52單片機為核心,加上需要的硬體部分,實作密碼的設定、儲存、檢測,進而控制電路的閉合是否進行開鎖的決定。單片機通過使用者輸入的密碼,轉化成鍵碼,與儲存在24C02晶片中的密碼進行比較,本次設定的初始密碼為六位密碼,這就可以有300多萬組密碼可以更改和選擇,安全性大大的增加,可選密碼組是連續排列的,輸入的密碼正确,繼電器吸和,二極管發光,代表着密碼鎖開啟;如果密碼輸入不正确,則由蜂鳴器發出報警信号,多次錯誤會鎖定鍵盤,直到再次複位才能使用。

基于單片機的多功能電子密碼鎖系統設計

密碼鎖主要由單片機、鍵盤、外部硬體等器件構成。這裡面矩陣鍵盤的作用是使用者輸入密碼,修改密碼等。本次設計用繼電器代替電磁鎖,實際使用時隻要繼電器變成電磁鎖即可,當然也可以用繼電器的常開觸點去控制電磁鐵吸合線圈,單片機将每次開鎖操作和此時電磁執行器的驅動電流值作為狀态資訊發送給單片機的晶片處理,同時将接收來自無限循環的密碼識别程式的報警資訊也發送給智能報警器,進而使整個密碼鎖正常運作。

基于單片機的多功能電子密碼鎖系統設計

電源電路提供的一個直流電壓。由于單片機工作需要一個振蕩頻率,是以需要晶振電路來提供一個基準頻率。複位電路是一種使電路恢複到起始狀态的電路,這裡是讓單片機與其他部件都保持在一個特定的狀态下,當供電後按下開關就會複位。鍵盤接口電路部分提供輸入密碼的功能。開鎖電路顧名思義,當密碼正确輸入後,單片機會發出開鎖請求,繼電器吸和二極管發光代表着門成功打開。報警電路是密碼輸入錯誤時,蜂鳴器發出聲響報警。

通過鍵盤掃描子產品,既可以顯示密碼又能夠修改密碼,通過鍵盤掃描子產品将密碼輸入到STC89C52單片機中,通過LCD顯示器将我們需要的資料顯示出來。該系統還擁有掉電存儲,報警等功能,掉電存儲可以增加密碼鎖的實用性。報警子產品部分,當我們輸入的密碼正确時,密碼鎖開鎖,顯示子產品的燈會亮,當我們輸入的密碼錯誤時,則會由蜂鳴器發出報警音,提示錯誤。

1 硬體電路設計

1.1 主要制子產品

單片機最小系統包括單片機、複位電路、時鐘電路構成。STC89C52 單片機的工作電壓範圍:4V-5.5V,是以通常給單片機外界5V直流電源。

基于單片機的多功能電子密碼鎖系統設計

單片機最小系統包括單片機、複位電路、時鐘電路構成。單片機最小系統就是指能使單片機正常工作的最低配置。

1.2 鍵盤電路

鍵盤需要通過接口電路和CPU相連接配接,CPU可以采用查詢接口或者中斷的方式來判斷使用者是否使用鍵盤,然後确定使用的鍵是在什麼位置。無論是查詢方式還是中斷方式都要用到單片機的I/O口。因為矩陣鍵盤相比于獨立鍵盤占用更少的I/O口,是以在需要使用多個鍵的時候,一般采用矩陣鍵盤的方式來實作多按鍵的功能。本系統采用4*4矩陣式鍵盤,鍵盤連接配接方式如圖所示:

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1.3 液晶顯示電路

LCD1602作為一種字元型液晶顯示器,它是一種點陣式液晶顯示器,它是專門用于顯示字母、數字、符号等的。LCD1602的顯示容量為16*2個字元(既每行16個字元,共計兩列),LCD的晶片工作電壓在4.5~5.5V之間,工作電流為2.0mA(5.0V),子產品的最佳工作電壓為5.0V。另外需要注意的是,LCD顯示器要想正常的工作,必須提供足夠的電流,是以,在本次設計中,為了保證LCD正常顯示,在資料端口上加了一個電阻,來保證順利進行。本設計采用液晶顯示屏LCD進行顯示,具體連接配接方式如圖所示。

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1.4 存儲晶片電路

AT24C02的工作電壓在1.8V~5.5V之間,輸入/輸出引腳相容5V。AT24C02是二線串型接口,支援硬體寫保護,具有高保護性,讀寫次數高達100萬次,資料可以儲存100年。E1~E3作為器件位址選擇端口,這本次設計中,全部接地。VCC可以接入1.8V~6.0V的工作電壓,這裡接入5V電壓。VSS接地端,這裡接入電源負極。WP是專門寫保護的端口,當WP=1時,隻能讀取,不能寫入,當WE=0時才可以進行正常的讀寫功能。SCL是串行時鐘輸入端,SDA是串行資料、位址線,用于傳送和接受資料,是一個雙向的端口。P2.5為串行時鐘輸入線接口,P2.6為資料線接口。A0,A1,A2接地,是以單片機在讀AT24C02時,器件位址為:10100001B=0A1H;在寫AT24C02時,器件位址為:10100000B=0A0H。WP=0,允許單片機進行讀寫操作。

AT24C02系列是典型的I2C串行總線的EEPROM,本系統采用此晶片進行資料存儲,存儲系統連接配接如圖所示:

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1.5 報警電路

本次設計中,報警部分由蜂鳴器及外圍電路組成,通過控制蜂鳴器發聲來實作報警的功能。蜂鳴器是一種采用直流電壓供電的電子訊響器,當P3.7口有脈沖信号輸入時,蜂鳴器即會發音。通過控制輸入脈沖的頻率還能控制蜂鳴器的發音頻率。如圖所示。

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1.6 密碼鎖電路

在單片機密碼鎖中,輸入正确的密碼,鎖就會打開。本次設計降低成本不用電磁鎖,用繼電器和二極管來替代。當密碼輸入正确時,燈亮起,繼電器吸和,象征着密碼鎖打開。是以用如圖所示的電路代替電磁鎖開鎖機構。

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2 軟體程式設計

2.1 主程式流程圖

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2.2 鍵盤掃描子程式

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2.3 顯示子產品子程式

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2.4 開鎖子程式

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2.5 報警子程式

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2.6 掉電存儲子程式

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