基于單片機(jī)的電子密碼鎖控制電路設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文題目：電子密碼鎖控制電路的設(shè)計(jì)姓名：專業(yè)：指導(dǎo)老師：完成日期：1 引言隨著人們對安全的重視和科技的發(fā)展。對日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。具有報(bào)警功能的電子密碼鎖保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，密碼鎖設(shè)計(jì)方法合理.簡單易行，成本低，符合住宅、辦公室用鎖要求，具有推廣價(jià)值。電子密碼鎖采取電子電路控制，通過密碼輸人來控制電路或是芯片工作.從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)。這種應(yīng)用以單片機(jī)或FPGA芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)整體基本功能和安全性要求。2電子密碼

2、鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1電子密碼鎖功能簡述用戶通過鍵盤輸入密碼.確認(rèn)后系統(tǒng)調(diào)用密碼比較判斷函數(shù)，如果密碼在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)愉人正確，單片機(jī)輸出開門信號(hào)開鎖。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒完成密碼的輸人，系統(tǒng)自動(dòng)清除所輸人的密碼，并提示重新輸人。用戶發(fā)現(xiàn)愉入錯(cuò)誤時(shí)，可以清除重愉。密碼輸人后，通過驗(yàn)證和多位校驗(yàn)后，如果密碼錯(cuò)誤則啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)密碼錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到3次時(shí)，系統(tǒng)將鎖定鍵盤一段時(shí)間，時(shí)間到后系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)鍵盤愉人。初始密碼由系統(tǒng)設(shè)定，用戶可根據(jù)自己的要求設(shè)定密碼，修改密碼時(shí)需要首先匹配舊密碼，如果輸人舊密碼錯(cuò)誤則系統(tǒng)報(bào)警并自動(dòng)退出密碼修改狀態(tài)。舊密碼正確則可以輸人新密碼，新密碼的輸人需要兩次對比確認(rèn)。系統(tǒng)設(shè)定密碼

3、為6位，當(dāng)輸入新密碼不為6位或兩次輸人的新密碼不一致時(shí)密碼修改失敗，系統(tǒng)報(bào)警并自動(dòng)退出密碼修改狀態(tài)。如果輸人的新密碼為6位且兩次輸人的新密碼一致則修改密碼成功。2.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)以A了習(xí)9砧l單片機(jī)為核心來控制密碼鎖的密碼輸人，密碼顯示，密碼比較判斷，開鎖，報(bào)警指示數(shù)及密碼的存儲(chǔ)等功能。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的10端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不僅能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖1所示。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩大部分。其中硬件部分主要由以下幾個(gè)模塊組成: 單片機(jī)系統(tǒng):該部分主要是使單片機(jī)能穩(wěn)定工作.來控制整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密碼鎖的功能。開

4、鎖電路:系統(tǒng)中采用單片機(jī)愉出開鎖信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁鎖驅(qū)動(dòng)電路直接開電磁鎖的方式，同時(shí)開鎖也可以通過紅外遙控的方式來控制。按鍵電路:采用行列式矩陣鍵盤作為密碼輸人按鍵，可以節(jié)約單片機(jī)的輸入/輸出端口減少硬件的復(fù)雜程度。. 顯示電路:由于液晶顯示器價(jià)格昂貴，而目，顯示部分不是本系統(tǒng)的重要部分，因此采用LE)數(shù)碼管作為顯示器件。存儲(chǔ)電路:選用L“C總線器件作為存儲(chǔ)器件，占用的單片機(jī)端口少，而且存儲(chǔ)信息有效期長，硬件電路簡單，成本也較低。 報(bào)警指示電路:選用LED燈作為報(bào)警指示電路，其硬件電路簡單.，成本低能比較直觀地起到報(bào)警指示作用。報(bào)警指示可以采用蜂鳴器、語音芯片等。2 .2.1單片機(jī)及顯示系統(tǒng) 如圖2

5、所示，單片機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)的核心，要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和出錯(cuò)后的恢復(fù)，一定要考慮設(shè)置復(fù)位電路和合理的振蕩電路。J由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以退外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊的要求，最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。在振蕩電路中采用IZM石英晶體和20PF電容做振蕩電路。單片機(jī)作為主控芯片，其主要作用是控制各個(gè)外圍電路的協(xié)調(diào)工作，其主要功能是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，該部分內(nèi)容在軟件設(shè)計(jì)中詳細(xì)講解。顯示電路采用最常用的LED數(shù)碼管有足夠的亮度，耗電與發(fā)熱均很少，并可在單一十sv電源下工作。軟件譯碼是將各數(shù)碼管的筆劃信息構(gòu)成一個(gè)表格頂存于內(nèi)存.以后根

6、據(jù)要顯示的每一數(shù)碼執(zhí)行一段查表程序，查得相應(yīng)筆劃信息再送數(shù)碼管顯示。硬件譯碼采用CL礴511、74LS46、74L547x等BCD碼7段鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)芯片直接譯出筆劃信息。結(jié)合實(shí)際顯示需求，系統(tǒng)采用兩個(gè)4位LED共陰數(shù)碼管組成的8位Ly數(shù)碼管(其中前兩位在系統(tǒng)上電工作時(shí)顯示“尸一”提示用戶輸入密碼，后6位用來對應(yīng)顯示用戶輸人的6位密碼)來動(dòng)態(tài)顯示用戶輸入的密碼信息。譯碼采用軟件譯碼方式。2.2.2電于鎖電路 電子鎖電路巾最重要的部分就是開鎖機(jī)構(gòu)電路，通過單片機(jī)送給開鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路，電路驅(qū)動(dòng)電磁鎖吸合，從而達(dá)到開鎖的目的。其原理如圖3所示。當(dāng)用戶輸人的密碼正確而且是在規(guī)定的時(shí)問IUS)輸入的話

7、.單片機(jī)便輸出開門信號(hào)，送到開鎖驅(qū)動(dòng)電路，然后驅(qū)動(dòng)電磁鎖，達(dá)到開門的目的。其實(shí)際電路如圖4所示。 開鎖機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行開鎖電路兩級(jí)組成。由D1、R1、T1，組成驅(qū)動(dòng)電路，其中Tl可以選擇普通的小功率三極管如9014,9018都可以滿足要求，D1作為開鎖的提示。由D2,C,T2組成執(zhí)行開鎖電路，其中硯D2，C是為了消除電磁鎖可能產(chǎn)生的反向高電壓以及可能產(chǎn)生的電磁干擾從而起到保護(hù)電路的作用。T11可選用中功率的三極管如8050，電磁鎖的選用要視情況而定，但是吸合力要足夠且由一定的余量。當(dāng)單片機(jī)輸人開門信號(hào)時(shí)驅(qū)動(dòng)電路T1導(dǎo)通從而D1發(fā)光提示開鎖，同時(shí)驅(qū)動(dòng)飛T2,T2導(dǎo)通執(zhí)行開鎖。2.2.3.存儲(chǔ)

8、電路設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)電路主要作用是存儲(chǔ)密碼，提供校驗(yàn)碼以在密碼，lJ定的時(shí)候作為密碼安全性的一道屏障。存儲(chǔ)電路如圖5所示，采用ATMEL公司推出的容量為512KB的串行電可擦除、可編程存儲(chǔ)芯片AT24C512設(shè)計(jì),傳輸方式為I2C總線。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在其簡單性和處理的高效性上。一般A0、Al、wP接vCC或GND，SCL、SDA接上拉電阻(上拉電阻的阻值可參考有關(guān)數(shù)據(jù)手冊選擇，通?？蛇x 5K到10K的電阻，設(shè)計(jì)中選用的電阻阻值為10K)后再接單片機(jī)的普通I/O口，即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對AT24C512的操作。在對AT24C512開始操作需要先發(fā)一個(gè)8位的地址字來選擇芯片以進(jìn)行讀寫。其中要注意“10100”

9、為AT24C512固定的前5位二進(jìn)制;A0,A1用于對多個(gè)AT24C512加以區(qū)分;R/W為讀寫操位，為1時(shí)表示讀操作，為O時(shí)表示寫操作。AT24CS 12內(nèi)部有512頁，每一頁為128字，任一單元的地址為16位，地址范圍為0000OFFFFH。23系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件流程圖如圖6所示，在整個(gè)軟件設(shè)計(jì)流程中，鍵盤掃描及識(shí)別，密碼校驗(yàn)和定時(shí)器程序比較重要。鍵盤掃描電、路中，掃描鍵盤時(shí)采用逐列掃描的方式，依次對1、2、3、4列按鍵循環(huán)掃描(P3低四位連接鍵盤的行線，高四位連接鍵盤的列線)、掃描時(shí)先對單片機(jī)P3口賦Oxff，同時(shí)對與要掃描那列按鍵相連的單片機(jī)端口賦低電平，再將P3口的值與Ox0f相

10、與使低四位有效，如果按鍵被按下則與被按下那個(gè)按鍵相連接的單片機(jī)端口的電平將被拉到低電平，通過判斷P3口的值就可以判斷出是哪個(gè)按鍵被按下。需要注意的是，在鍵盤掃描軟件設(shè)計(jì)中，一定要有毛刺消除的功能，否則按鍵按下的響應(yīng)會(huì)受到較大的影響。鍵盤識(shí)別是通過比較鍵盤掃描時(shí)對不同按鍵賦不同的值來執(zhí)行相應(yīng)的操作的。 密碼校驗(yàn)的設(shè)立主要是從安全性的角度考慮的，密碼存儲(chǔ)后，只要在密碼判定過程中找到存儲(chǔ)密碼的相應(yīng)地址并讀出改地址對應(yīng)的內(nèi)容，再加以比較就可以開鎖了。如果僅僅是這樣的操作，片內(nèi)的密碼很容易被破解，如果加上密碼校驗(yàn)位，會(huì)在很大程度上提高安全性。在設(shè)立密碼后，通過多位同或運(yùn)算或其它更復(fù)雜的運(yùn)算，將整個(gè)密碼轉(zhuǎn)

11、換為通過運(yùn)算后的另外一種形式，同時(shí)將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定的地址位中，每次設(shè)定密碼，在存儲(chǔ)密碼的同時(shí)也生成并存儲(chǔ)校驗(yàn)位，在讀取時(shí)不僅要判定密碼位是否正確，同時(shí)進(jìn)行密碼校驗(yàn)，這樣就相當(dāng)于加人了兩級(jí)密碼保護(hù)，提高了安全性，同時(shí)，即使普通密碼被盜取，但校驗(yàn)運(yùn)算方式不公開，也是不能直接打開電子密碼鎖的。其處理關(guān)系程序中簡單體現(xiàn)如下:If(KeyCount!=pwlen) /密碼位數(shù)不為6位 ErrorFlag=1; RightfFag=0;/ elsefor(i=0;i6;i+)if(getpwi!=pwi) /逐位比較用戶輸人密碼和系統(tǒng)密碼ErrorFlag=1; RightfFag=0;break;/如

12、果某位不一致則結(jié)束循環(huán)不再做后續(xù)比較 定時(shí)器是保證限時(shí)輸人密碼和鍵盤鎖定。定時(shí)器0中斷的作用是給系統(tǒng)鎖定鍵盤定時(shí)，當(dāng)用戶三次錯(cuò)誤輸人密碼后啟動(dòng)定時(shí)器0，通過定時(shí)器O中斷函數(shù)判斷是否到定時(shí)時(shí)間，到了就停止定時(shí)器0并解除鍵盤鎖定。定時(shí)器l中斷的作用是限時(shí)輸入密碼，當(dāng)用戶第一位輸人密碼后啟動(dòng)定時(shí)器，通過定時(shí)器l中斷函數(shù)判斷是否到定時(shí)時(shí)間，到了就停止定時(shí)器1并清除輸人的密碼。其中定時(shí)器0中斷主要處理程序如下:M+;If(m=) /判斷定時(shí)時(shí)間(，l0 000個(gè)定時(shí)器0的定時(shí)時(shí)間)是否到TR0=0; /系統(tǒng)鎖定時(shí)間到停止定時(shí)器Om=0;KeyerroeTimes=0; /密碼錯(cuò)誤次數(shù)標(biāo)志置0TimesoverFlag=0; /時(shí)間溢出標(biāo)志置03 結(jié)束語 系統(tǒng)主要通過軟件程序來控制硬件電路實(shí)現(xiàn)一些基本的電子密碼鎖的功能，具有軟硬件設(shè)計(jì)簡單，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方