基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

;4已經(jīng)成為用戶在眾多電子產(chǎn)品中的理想首選。STC89C51單片機(jī)是諸多單片機(jī)中的其中一種,本次芯片來(lái)設(shè)計(jì)電子密碼鎖并根據(jù)編程、仿真軟件呈現(xiàn)相應(yīng)效果。本設(shè)計(jì)由LCD1602顯示密碼，為保幕上進(jìn)行加密處理。在矩陣鍵盤(pán)上輸入與設(shè)定值相同的密碼時(shí)，指示燈會(huì)亮起，同時(shí)顯示屏?xí)e(cuò)誤達(dá)到三次時(shí)，再次按鍵蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，并且顯示屏?xí)@示密碼錯(cuò)誤；通過(guò)仿真程關(guān)鍵詞：電子密碼鎖，單片機(jī)，AT24C前段時(shí)間電影《門(mén)鎖》的熱映再一次引起了人們對(duì)個(gè)人安全問(wèn)題的重視，特別是方式大多為合租或者獨(dú)居，如何保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全變得尤為重要?，F(xiàn)如今越來(lái)越多的電子們平時(shí)遇到的密碼鎖相比較，電子密碼鎖的外觀更加的符合現(xiàn)代的審美、在性能方面也更加子密碼鎖的初心也是為了能擁有更高的安全性能以及方便人們的日常生活。根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)示，僅盜竊一項(xiàng)立案數(shù)的構(gòu)成高達(dá)66.1%[1]。而使用密碼鎖能很有效的減少犯罪率的提升現(xiàn)如今，傳統(tǒng)機(jī)械鎖已經(jīng)無(wú)法跟上時(shí)代的潮流，雖然現(xiàn)實(shí)生活中我們多數(shù)以機(jī)械鎖為要求級(jí)別較高的場(chǎng)所，電子密碼鎖則起到了至關(guān)重要的作用。隨著人們對(duì)安全系數(shù)的要求越以及功能也日益完善，人機(jī)交互也做的越來(lái)越精確，包括人臉識(shí)別、聲音識(shí)別等。在電子密升，帶來(lái)的成本也相應(yīng)提高，導(dǎo)致只運(yùn)用于安全系數(shù)規(guī)定較為高的地區(qū)，并且必須提供相在西方國(guó)家以及日本，電子密碼鎖的發(fā)展速度迅猛，他們不僅功能完善，而且細(xì)節(jié)方面的5中國(guó)因?yàn)槿丝诨鶖?shù)大，地域發(fā)展不平衡等因等對(duì)于安全系數(shù)要求比較高的場(chǎng)所。而農(nóng)村或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)，普遍以使用傳統(tǒng)機(jī)械鎖或者簡(jiǎn)易密限制了我國(guó)電子密碼鎖的發(fā)展。但我國(guó)許多企業(yè)開(kāi)始看重這塊處女地，依靠引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而完成開(kāi)鎖、關(guān)鎖的電子產(chǎn)品[2]。它的種類(lèi)很多，有操作較為靈活和方便維門(mén)基于芯片來(lái)開(kāi)發(fā)制作的功能性價(jià)比相對(duì)較高電路產(chǎn)品。應(yīng)用范圍領(lǐng)域范圍較廣的電子密鑒于以上鎖具所帶來(lái)的困擾，有單片機(jī)控制的電子密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生，它的誕生，拋根據(jù)用戶需求進(jìn)行搭配，并且隨著時(shí)代和潮流的進(jìn)步，電子元件的種類(lèi)和功能日益豐富。根的密碼鎖被發(fā)明，有依靠身份卡、聲音等進(jìn)行識(shí)別，但是他們的仿制性過(guò)高，容易被破解利但是并不具備鎖具的具體功能[3]。而目前我國(guó)較為先進(jìn)的為光控密碼鎖，依據(jù)光碼電路板中的光照射進(jìn)光纖的纖維孔中之后，光線就會(huì)通過(guò)光纖的纖維中的孔道進(jìn)入光密電阻，只有國(guó)外目前以智能密碼鎖為主，搭載人臉識(shí)別、I法,智能深度學(xué)習(xí)算法可以同步適應(yīng)人們心理成長(zhǎng)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中的各種指紋、面部變化，無(wú)初始密碼，成功后再輸入改動(dòng)的密碼，為避免誤輸入，需再次輸入改動(dòng)密碼，只有2次密碼一致也就可以實(shí)現(xiàn)了使用者在按下任何按鈕后就可以點(diǎn)亮顯示屏背光,這樣不管大白天還6本系統(tǒng)由單片機(jī)STC89C51單片機(jī)外接4*4矩陣鍵盤(pán)、LCD1602顯示屏、24C02存儲(chǔ)模塊、選用由我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常用到的干電池作為電源并為單片機(jī)、傳感器等部件供電。因考在密碼鎖的主控部分，需要將220V的電壓轉(zhuǎn)換未幅度值穩(wěn)定的5V直流電壓?？刹捎檬謾C(jī)充電頭選用STC89C51單片機(jī)做為主控芯片，既可以兼容整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)又具有性價(jià)比高傳統(tǒng)單片機(jī)必須通過(guò)特殊編輯器來(lái)編寫(xiě)程序，用戶只需要將實(shí)際中用到的程序下載至單片機(jī)上再配合計(jì)劃方案2：采用STM32F411RE，因?yàn)槠鋼碛懈叩陌踩院头€(wěn)定性、調(diào)試起來(lái)也非常方便，但相比也STC89C51更高，且本次設(shè)計(jì)無(wú)需用到較多的引腳。且我對(duì)于STM32的芯片在學(xué)習(xí)起來(lái)有顯示電路有很多種點(diǎn)陣、段碼、液晶,液晶有點(diǎn)陣液晶、段碼液晶等[5]，而液晶顯示器是通過(guò)從TFT上的信號(hào)輸入[6]并結(jié)合相應(yīng)電壓所帶來(lái)的改變，從而控制液LCD12864液晶是相對(duì)LCD1602較大一點(diǎn)，并可以顯示中文字符，具有重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但是從本7如圖2-1所示；本設(shè)計(jì)以STC89C51單片機(jī)為核心控制器，以輸入部分、控制部分、系統(tǒng)。控制部分的STC89C51單片機(jī)在接收外部輸入數(shù)據(jù)以后，經(jīng)過(guò)單片機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)的運(yùn)算處理LCD1602顯示模塊,通過(guò)屏幕顯示對(duì)應(yīng)的內(nèi)容；二是繼電器控制門(mén)，當(dāng)輸入密碼正確或者指紋匹配行，控制電磁鎖開(kāi)啟或關(guān)閉；三是LED燈，當(dāng)輸入密碼正確時(shí)，LED指示燈點(diǎn)亮；四是蜂鳴器，單片機(jī)的主控電路如圖3-1所示，單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由單片機(jī)芯片電路、晶振電路以②PROG功能：芯片內(nèi)部裝有一個(gè)EPROM的芯片,在對(duì)一個(gè)EPROM編程時(shí),此引腳將能夠用來(lái)輸8單片機(jī)工作時(shí)需要借助一個(gè)電路為單片機(jī)的CPU來(lái)提供時(shí)鐘頻率，其實(shí)晶振電路說(shuō)白了個(gè)連接端子X(jué)TAL1和XTAL2來(lái)傳遞輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，并通過(guò)這兩個(gè)端子、瓷片電容和振在單片機(jī)開(kāi)始工作之前，不管是CPU還是整個(gè)系統(tǒng)，使之處于一個(gè)初值狀態(tài)，這即復(fù)位電路系統(tǒng)的組成部分之一。無(wú)論在微控制器設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)電源當(dāng)上電時(shí)瞬間C1導(dǎo)通,RST接收到運(yùn)行指令，并開(kāi)始識(shí)別相應(yīng)信號(hào),此時(shí)RST保持了大約是1單片機(jī)所需的電源一般為5v，所以選擇由一個(gè)5v的直流穩(wěn)壓電源來(lái)作為電源輸入端口。其9中3號(hào)引腳為液晶顯示偏壓信號(hào)，需接上拉電阻來(lái)提供足夠的電流，用來(lái)保證H(High)高電平的時(shí)候，是數(shù)據(jù)，當(dāng)這個(gè)引腳是L(Low)低電平的時(shí)候，是命令。5號(hào)引腳和4號(hào)引腳用能為讀寫(xiě)選擇端。我們可以通過(guò)這兩個(gè)引腳寫(xiě)入LCD數(shù)據(jù)或命令，或者讀取LCD內(nèi)部的數(shù)據(jù)或狀態(tài)，即控制號(hào)引腳是使能信號(hào)，7號(hào)引到14號(hào)引引腳就是8個(gè)數(shù)據(jù)引腳，就是通過(guò)這8個(gè)引腳讀寫(xiě)數(shù)據(jù)和接受矩陣鍵盤(pán)是單片機(jī)電路中最常用的一種按鍵電路，主要由行輸出端口和列輸出端口共同組不相交，當(dāng)檢測(cè)到按鍵被按下時(shí)，相應(yīng)位置的行和列根據(jù)檢測(cè)到電位信號(hào)進(jìn)行連接。這樣就有在位置來(lái)確定具體按下的是哪一個(gè)鍵，比如第4行第3列的S15被按下，則對(duì)應(yīng)2進(jìn)制為01111011,16進(jìn)報(bào)警電路是由陶瓷壓電發(fā)聲裝置和外圍電路所組成。通過(guò)蜂鳴器和LED燈點(diǎn)亮來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報(bào)警電壓為1.6v-2.4v之間，電流2-20mA，根據(jù)總電壓為5v，計(jì)算可得R8的電阻在150-1.5k，其阻，取10k。為什么選擇PNP型的三極管，是因?yàn)閱纹瑱C(jī)在接通電源時(shí)每一個(gè)IO口發(fā)出短暫此次設(shè)計(jì)采用AS608指紋模塊作為此次設(shè)計(jì)指紋密碼鎖的指紋模塊，該模塊的TX接口和R口RXD和TXD連接，以便進(jìn)行指紋的錄入和刪除及其指紋的比對(duì)，由系統(tǒng)的主流程圖如圖4-2所示；在主程序中：首先對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，防止環(huán)，首先在第一個(gè)函數(shù)即按鍵函數(shù)，該函數(shù)主要分為兩部分，第一部分為調(diào)用按鍵掃描函數(shù)分鍵值信息來(lái)進(jìn)行按鍵操作的初始化處理與操作，比如添加指紋、刪除指紋、修改密碼、清二個(gè)函數(shù)確認(rèn)函數(shù)，該函數(shù)主要判斷系統(tǒng)處于什么模式，并進(jìn)行相應(yīng)模式的處理；緊接著進(jìn)函數(shù)，當(dāng)用戶三次密碼都輸入錯(cuò)誤的時(shí)候進(jìn)行1分鐘倒計(jì)時(shí)鍵盤(pán)鎖定，期間鍵盤(pán)不能進(jìn)行工作為按鍵C按下時(shí)，執(zhí)行指紋刪除功能；當(dāng)為按鍵D按下時(shí)，執(zhí)行重新設(shè)置密碼功能；當(dāng)為按鍵符；當(dāng)為按鍵#按下時(shí)，為確認(rèn)鍵當(dāng)前輸入；當(dāng)為數(shù)字鍵按下時(shí)，所輸此時(shí)LED燈亮，當(dāng)用戶設(shè)定密碼與輸入密碼不相同時(shí)，錯(cuò)誤次數(shù)+1，蜂鳴器發(fā)出提示音；在單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部保存的舊密碼與輸入密碼相同時(shí)，進(jìn)入輸入新搜索指紋函數(shù)子流程如下圖4-5所示，根據(jù)標(biāo)志位進(jìn)行功能的實(shí)現(xiàn)，在比對(duì)指紋模式時(shí)，進(jìn)控制門(mén)打開(kāi)，搜索失敗顯示密碼錯(cuò)誤；在添加指紋模式，管理員密碼與輸入密碼相同時(shí)，進(jìn)入指紋數(shù)，否則添加指紋失??；在刪除指紋模式時(shí)，管理員密碼與輸入密碼相同時(shí)，進(jìn)行指紋讀如下圖5-1所示為仿真總體設(shè)計(jì)，包括了單片機(jī)的最小系統(tǒng)LCD1602顯示屏、4*4矩型鍵盤(pán)、24LCD1602進(jìn)行人機(jī)交互，將輸入的密碼、密碼正確與否進(jìn)行顯示；4*4矩型鍵盤(pán)進(jìn)行密碼輸入、密"Password:"[16]，此時(shí)用戶可以通過(guò)4*4矩陣鍵盤(pán)輸入對(duì)應(yīng)的密碼來(lái)開(kāi)始或者操點(diǎn)擊重置密碼按鈕。LED1206第二行顯示"Adm_Pswd:"，用戶通過(guò)矩型鍵盤(pán)中的輸入管理員密碼888入預(yù)修改密碼，反之則發(fā)出錯(cuò)誤警報(bào)。如圖5-4所示，當(dāng)用戶輸入兩次同如圖5-5所示，輸入新設(shè)置的密碼后，按下確認(rèn)鍵，顯示門(mén)打開(kāi)。此時(shí)模擬門(mén)的繼仿真之中沒(méi)有指紋模塊，故選用按鍵進(jìn)行指紋模塊的模擬，當(dāng)檢測(cè)到添加指紋的按鍵按下按下任意一個(gè)按鍵，蜂鳴器會(huì)給按鍵提供提示音，提示此時(shí)按鍵無(wú)本論文是以STC89C51為主要控制芯片，根據(jù)外接電路，實(shí)現(xiàn)通過(guò)按鍵來(lái)控制密碼鎖的戶在日常生活中大多數(shù)以第二種為主，通過(guò)輸入密碼或者識(shí)別指紋來(lái)進(jìn)行開(kāi)鎖。同時(shí)能夠顯示入密碼存在錯(cuò)誤或者在超過(guò)規(guī)定錯(cuò)誤次數(shù)，不僅會(huì)在液晶顯示器上報(bào)錯(cuò)，還會(huì)觸發(fā)蜂鳴器與LED最終得到一個(gè)由自己設(shè)定的密碼。假如用戶不小心忘記了這個(gè)密碼，也能夠通過(guò)復(fù)位第一章：通過(guò)在知網(wǎng)、萬(wàn)方以及各大論壇查找相關(guān)資料，了解鎖的相關(guān)背景以及國(guó)內(nèi)外第二章：明確設(shè)計(jì)方案，對(duì)電子密碼鎖所需要的功能進(jìn)行分析，并對(duì)各模塊進(jìn)行方案比第三章：對(duì)本次設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊進(jìn)行分析，繪制出原理圖以及pcb電路板，并說(shuō)明對(duì)應(yīng)實(shí)。[4]李朋龍,劉秀娟,孫選辰,許紋旗,王茂清,逯玉[5]張燕紅,王麗雪,童晨科,等.基于單片機(jī)[7]劉旭東,趙迎春,李彬彬.基于單片[13]陳鑫,丁學(xué)用,曹瑤倩,葉蓓佳,張DisplacementMechanism[J].Nanobriefreportsandrevi[15]唐瑞,于娟.基于單片機(jī)的指紋密碼鎖系統(tǒng)設(shè)[16]姚海燕.DesignonIucharflag_admipasswucharflag_srarch_fingerprint=0;voidDelay_function(uivoidKey_lock_functivoidSearch_Fingerprint_functi{Delay_function(50);//?óê//At24c02_Write_Add(0x01,pass//At24c02_Write_Add(0x02,pass//At24c02_Write_Add(0x03,pass//At24c02_Write_Add(0x04,pass//At24c02_Write_Add(0x05,pass//At24c02_Write_Add(0x06,pass//At24c02_Write_Add(0x07,flagpassword[0]=At24c02_Read_Addpassword[1]=At24c02_Read_Addpassword[2]=At24c02_Read_Addpassword[3]=At24c02_Read_Addpassword[4]=At24c02_Read_Addpassword[5]=At24c02_Read_Addflag_finger=At24c02_Relcd1602_display_str(1,0lcd1602_display_str(2{Search_Fingerprint_{}}}voidDelay_function(ui{}{key_num=matrix_keyboard{{}{{flag_srarch_fingerplcd1602_display_str(1,0lcd1602_display_str(2flag_srarch_fingerprilcd1602_display_str(1,0lcd1602_display_str(2flag_srarch_fingerprlcd1602_display_str(1,lcd1602_display_str(2{lcd1602_display_char(2,9+}{password_input[password_num++]=kpassword_reset[password_num++]=k}{}}}}}{{if(strncmp(password,password_{lcd1602_display_str(1,0lcd1602_display_str(2,lcd1602_display_str(2memset(password_input,'\r'}elseif(flag_srarch_fingerprint==4&&strncmp(admipasswo{lcd1602_display_str(2,0,flag_srarch_fingerpr}elseif(flag_srarch_fingerprint==5&&strncmp(admipasswo{lcd1602_display_str(2,0,flag_srarch_fingerpri}elseif(flag_fuwei_password==0&&strncmp(admipassword,pa{At24c02_Write_Add(0x01,password[0At24c02_Write_Add(0x02,password[1At24c02_Write_Add(0x03,password[2At24c02_Write_Add(0x04,password[3At24c02_Write_Add(0x05,password[4At24c02_Write_Add(0x06,password[5lcd1602_display_str(2lcd1602_display_str(1,0lcd1602_display_str(2memset(password_input,'\r'memset(password_reset,'\r'}{lcd1602_display_str(1,0lcd1602_display_str(2,0,"Plcd1602_display_str(2memset(password_input,'\r'}}{if(strncmp(admipassword,pass{lcd1602_display_str(2,0,lcd1602_display_str(2memset(password_input,'\r'}{lcd1602_display_str(2,0,"Plcd1602_display_str(2memset(password_input,'\r'}}{if(strncmp(password,pass{lcd1602_display_str(2,0,lcd1602_display_str(2memset(password_input,'\r'}{lcd1602_display_str(2,0,"Plcd1602_display_str(2memset(password_input,'\r'}}{lcd1602_display_str(2lcd1602_display_str(2}{if(strncmp(password_input,pass{At24c02_Write_Add(0x01,password[0At24c02_Write_Add(0x02,password[1At24c02_Write_Add(0x03,password[2At24c02_Write_Add(0x04,password[3At24c02_Write_Add(0x05,password[4At24c02_Write_Add(0x06,password[5lcd1602_display_str(2lcd1602_display_str(1,0lcd1602_display_str(2memse