智能电子密码锁的设计与研究

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　　0简介
　　在西方发达国家,电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子锁整体水平尚处于比较落后阶段，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。然而,在我们的生活中，我们的安全问题需要受到很大的保障，同时我们在安全的基础上，追求便捷。为满足人们对门锁的使用要求，增加其安全性，用电子密码锁代替传统机械式锁将成为一种趋势。
　　现在大部分的电子密码锁是基于单片机技术，涉及通信工程、数字电子技术、单片机的控制、液晶显示器等知识。相比于传统钥匙的不方便和安全性差等缺点，智能电子密码锁有很多优点，例如工作简单，低耗能等等。所以，它必将会是主流产品。
　　1电子密码锁内容的设计和思路
　　1.1电子密码锁设计的内容
　　本设计采用单片机为主控芯片，用户想要打开锁，首先可以使用传统的机械锁，也就是宿舍每人配备钥匙，其次可以通过键盘输入正确的密码也能将锁打开。
　　密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警，密码还可以由用户自己修改设定。
　　其次，用户可以在键盘上输入正确的密码来开锁，如果密码是那次输入错误，它将会提醒你。为了提高安全性，出现三次错误，它将会给你警告。此外，用户还可以自己设置和修改自己的密码。
　　1.2电子密码锁的设计思路在智能电子密码锁的设计中，软件和硬件缺一不可。首先，智能电子密码锁的主要设计中包含密码的输入、撤销、修改、开锁、重置等内容。本设计使用AT89C51单片机作为智能电子密码锁的核心控制元件。电路主要由单片机、键盘接口电路、显示电路、开锁电路和密码保护电路组成。其次，软件程序的设计必须能完成硬件的显示。AT89C51单片机的组成如图：图1AT89c51单片机的组成

　　2详细设计
　　2.1智能密码锁中的单片机
　　单片机是整个电路的核心，单片机首先要读取键盘的输入，判断用户的操作从而控制相应的电路。开机后首先进入初始界面要求输入密码，如60S内没有按键输入则关闭显示器，若有键按下则开始记录输入的密码，并与系统存储的密码校对，比较结果相同则提供用户想要的操作选项。如果要更改密码首先要输入原密码，在输入两次新密码，判断原密码输入正确，且两次输入新密码相同才能更改。最后要求用户输入密码提示问题和答案，以防止密码遗忘。若密码不正确则显示密码错误并开始计时，如果在60S以内连续输入三次密码都错误则禁止输入密码并报警，并切换至密码遗忘界面，请求用户输入密码提示问题和答案，若正确则可以进行密码重置，完成后返回初始界面进入重置的密码，解除报警。
　　单片机的引脚图如图2.图2.单片机引脚图

　　2.2智能电子密码锁的键盘接口电路
　　本设计采用4*4行列式结构键盘控制电路。每一条水平线和垂直线的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通。采用这种行列式结构只需要4条行线和4条列线，即可组成4*4个按键的键盘。在图中行线所接的4个单片机I/O口作为输出端，列线所接的4个I/O口作为输入端。当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表没有键按下。一旦有键按下，则输入线会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可以知道是否有按键被按下。
　　图3.4*4智能密码锁的键盘接口电路
　　2.3智能电子密码锁的显示电路
　　本设计采用串行静态显示方式，通过在单片机的两个串行口上扩展6片串行输入并行输出的移位寄存器作为静态显示接口，来完成系统显示的功能。从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器，由于移位脉冲的作用，使数据向右移，从而达到多位显示的目的。此外，移位寄存器还兼做数码管的驱动。这里的数码管采用8位共阴数码管。
　　2.4智能电子密码锁的开锁电路
　　如果用户输入的密码正确，则单片机输出开锁信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的.在本次设计中，出于设计费用的考虑，用发光二极管代替电磁锁。发光二极管亮表示开锁，不亮表示没有开锁。
　　图5智能电子密码锁的开锁电路
　　3要解决的科学问题
　　智能电子密码锁的程序编写分为主程序、密码判断子程序、数码管显示子程序、键盘扫描中断服务程序和待机中断服务程序等。主程序完成内部RAM单元和特殊功能寄存器初始化后，进入一个循环结构。在循环中，首先调用数码管显示子程序，接着判断是否有键按下，然后判断是数字键还是功能键，若是数字键则进行密码判断，若是功能键则判断是确认键还是取消键，然后根据确认键和取消键进行相应的操作。主程序流程图图6智能电子密码锁设计的主流程3.1电子密码锁的密码判断
　　有数字键按下后，则进行计数，若有6个数字键按下，表示已输入6位密码，则将已输入的密码和设置的密码核对，如果密码输入正确，则输出密码正确标志，若密码输入错误，则输出密码错误标志，如图7所示。

　　图7智能电子密码锁的密码判断流程
　　3.2应用价值及新意
　　在日常生活和现代办公中，住宅和办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多以加锁的办法来解决。若使用机械式钥匙开锁，人们经常需要携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣[9]。为满足人们对门锁的使用要求，增加其安全性，用电子密码锁代替传统机械式锁将成为一种趋势。本题研究的是以单片机为基础的电子密码锁的设计方法，为促进电子密码锁的改善和发展。
　　为增加安全性，提高科技含量，密码将原来的6位改为8位响应绿色低碳生活的号召，将电池采用太阳能，更环保低碳。
　　4总结
　　这篇文章中，我们用软件和硬件来分析智能电子密码锁，从而证实了其优越性。它的保密性强，防盗性能好可以不需要钥匙，只要记住开锁的密码和方法，便可开锁,即方便又可避免因丢失钥匙带来的烦恼和损失。如果密码泄露,主人可以比较方便地设置新的开锁密码，不会造成损失，此外,编码电子锁将电子门铃和防盗报警与电子锁合为一体，实现了一物多用。由于以上诸多优点，智能电子锁能够广泛地应用于超市、住家、办公单位等许多场所。
　　
　　

李小路

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