電子密碼鎖通常使用ARM和單片機(jī)控制，單片機(jī)相對(duì)ARM實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，功能較為完善，因此使用單片機(jī)控制較多。用單片機(jī)控制的密碼鎖常使用匯編語(yǔ)言編寫程序，顯示器多數(shù)用數(shù)碼管。而本文所介紹的電子密碼鎖使用移植性及可讀性強(qiáng)的高級(jí)語(yǔ)言C語(yǔ)言編寫，便于修改和增減功能;同時(shí)采用顯示清楚，功率消耗小而且壽命長(zhǎng)的1602液晶顯示器，顯示更加直觀，使用更加方便。從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用STC8 9C52單片機(jī)設(shè)計(jì)出一種具有密碼設(shè)置、報(bào)警和防止多次試探密碼功能的電子密碼鎖，通過(guò)Protues軟件成功地進(jìn)行了仿真。
1 系統(tǒng)工作原理
本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，使用4×4矩陣鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入方式，驅(qū)動(dòng)1602顯示器提示程序運(yùn)行過(guò)程和開鎖的步驟。本系統(tǒng)的密碼判斷過(guò)程如下：
當(dāng)使用者輸入6位密碼后按下BESURE鍵，單片機(jī)通過(guò)密碼逐個(gè)比較，如果輸入的6位密碼和設(shè)定的密碼完全相同，那么能成功驅(qū)動(dòng)開鎖模擬燈將鎖打開。若輸入6位密碼與設(shè)定的密碼不相同，按下BESURE鍵后，模擬燈不亮，可以按BACK鍵重新輸入。由于輸入密碼過(guò)程中難免輸入失誤，如果密碼輸錯(cuò)，可直接按下BACK鍵重新輸入，但是系統(tǒng)不允許無(wú)限次地按BACK鍵，以免密碼被套用，當(dāng)3次密碼輸入都錯(cuò)誤，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。并且本系統(tǒng)輸入密碼還有時(shí)間限制，若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有將正確密碼輸入也會(huì)報(bào)警。
修改密碼功能如下：當(dāng)密碼輸入正確后，按下SET鍵可新設(shè)置密碼。每設(shè)定一位新密碼，單片機(jī)將其送給E2PROM，當(dāng)6位新密碼都輸入完畢，系統(tǒng)將自動(dòng)回到程序開始，重新讀取密碼并保存，使用者需輸入新的密碼才能將鎖打開。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 硬件支持
使用的元器件有：核心芯片STC89C52、存儲(chǔ)芯片AT24C02、液晶顯示1602、矩陣鍵盤、報(bào)警蜂鳴器、獨(dú)立按鍵(模擬門的開關(guān))、發(fā)光二極管(模擬鎖的開關(guān))和三極管(放大電流)。
2.2 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件包括主程序模塊、密碼比較判斷模塊、修改密碼模塊、鍵盤掃描模塊、液晶顯示模塊及定時(shí)程序等模塊。系統(tǒng)程序流程如圖1所示。
2.2.1 主程序模塊
主程序主要用于定義全局變量，給全局變量賦初值，初始化E2PROM，啟動(dòng)定時(shí)器以及從AT24C02中讀取密碼，為整個(gè)程序提供數(shù)據(jù)。
2.2.2 密碼比較判斷模塊
該模塊的功能是將鍵盤輸入的密碼利用if語(yǔ)句與設(shè)定的密碼進(jìn)行逐個(gè)比較，若密碼完全正確則開鎖;若不正確，則按下BACK鍵，重新輸入密碼，每按下BACK鍵一次，輸入次數(shù)將自加1，當(dāng)3次都出錯(cuò)則報(bào)警。
2.2.3 密碼修改模塊
在密碼輸入正確情況下，可以按下SET對(duì)密碼進(jìn)行重新設(shè)置，每設(shè)定一位就將密碼送給AT24C02存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)設(shè)置6位密碼完畢后，系統(tǒng)將自動(dòng)跳到程序開始，調(diào)用新設(shè)置的密碼。
STC89C52向AT24C02寫入密碼子程序：
2.2.4 鍵盤掃描模塊
該模塊具備功能有：逐列掃描鍵盤確定被按鍵的具體位置、判斷鍵盤上有無(wú)鍵按下、消除去抖動(dòng)、判斷閉合的鍵是否釋放等功能。
2.2.5 定時(shí)模塊
本模塊用于對(duì)密碼輸入時(shí)間控制。在程序開始運(yùn)行時(shí)首先對(duì)定時(shí)器進(jìn)行了初始化，從按下PUT IN鍵開始，系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)輸入的時(shí)間達(dá)到規(guī)定的時(shí)間將立即報(bào)警。
2.2.6 液晶顯示模塊
此模塊包括液晶初始化、命令的輸入、顯示數(shù)據(jù)的輸入。其中命令是用于控制液晶狀態(tài)是否顯示光標(biāo)，光標(biāo)是否閃爍，是否清除原來(lái)數(shù)據(jù)以及顯示的具體位置。數(shù)據(jù)顯示主要是將要顯示的信息按需要準(zhǔn)時(shí)顯示出來(lái)。
3 系統(tǒng)仿真
為了方便程序調(diào)試，本文采用了Proteus仿真，仿真圖如圖2所示。
3.1 系統(tǒng)介紹
圖2中U1為STC89C52是整個(gè)系統(tǒng)的核心，編寫的程序以二進(jìn)制的文件導(dǎo)入其中;U2為AT24C02，第5和第6個(gè)引腳分別與單片機(jī)的P1.2和 P1.3相連;LCD1為1602液晶顯示器，引腳連接如圖2所示;獨(dú)立按鍵DOOR，當(dāng)門關(guān)上為鍵按下狀態(tài);D1為模擬開鎖燈，當(dāng)密碼正確，按下BE- SURE鍵D1將亮;BUZ1為蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)程序編寫好并導(dǎo)入到單片機(jī)里后，按下圖2最下面的開始按鈕，1602液晶顯示器將提示密碼鎖的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)開始工作。
3.2 開鎖功能
當(dāng)電源開啟時(shí)，1602液晶顯示W(wǎng)elcome歡迎界面，當(dāng)按下PUT IN鍵后，顯示器顯示PUT IN CODES提示使用者輸入密碼，如圖3所示。幾秒后液晶顯示器上提示將自動(dòng)消失。此時(shí)可輸入正確密碼，且密碼輸入時(shí)顯示*而不會(huì)將輸入的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。當(dāng)輸入密碼完畢后，按下BESURE鍵，如果輸入的密碼正確D1將亮(D1作為開鎖的模擬開關(guān))。若密碼錯(cuò)誤，可以按下BACK鍵，程序?qū)⑻絣oop(開始界面)，重新輸入密碼，同時(shí)輸入次數(shù)將增加一次。當(dāng)3次都輸入錯(cuò)誤則自動(dòng)報(bào)警，并且輸入密碼的時(shí)間必須在規(guī)定的時(shí)間完成，否則也會(huì)報(bào)警。
3.3 密碼設(shè)定
在密碼輸入正確后，按下SET鍵可對(duì)密碼進(jìn)行重新設(shè)置，液晶顯示器顯示SET CODS。同樣幾秒后提示信息將自動(dòng)消失，此時(shí)開始重設(shè)密碼。在密碼設(shè)定過(guò)程中會(huì)將設(shè)定的數(shù)字顯示出來(lái)，每輸入一位密碼需按下YES鍵確定，當(dāng)設(shè)置的密碼達(dá)到6位將自動(dòng)回到啟動(dòng)界面。
4 結(jié)論
(1)成功仿真實(shí)現(xiàn)了1602液晶顯示，密碼開鎖，密碼設(shè)置，防止多次試探，報(bào)警等功能。
(2)采用C語(yǔ)言編寫程序，具有很強(qiáng)的移植性，為系統(tǒng)增減和修改功能帶來(lái)了方便。