塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院 王甜甜 劉友權(quán) 劉 川 賈東方 車虎軍 李曉勤

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基于單片機的多功能智能密碼鎖的設(shè)計研究

塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院 王甜甜 劉友權(quán) 劉 川 賈東方 車虎軍 李曉勤

【摘要】多功能智能密碼鎖采用STC90C51單片機作為控制芯片，并結(jié)合相關(guān)的矩陣鍵盤輸入、LCD1602液晶顯示、ISD1820單段語音錄放、蜂鳴器報警、以及繼電器驅(qū)動開鎖等外圍電路，設(shè)計了一款具有防試探按鍵輸入、智能控制上鎖和開鎖、報警提示、更改開鎖密碼、電子門鈴、語音留言等多種功能的家用智能密碼鎖控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)的主程序使用C語言進(jìn)行編寫，系統(tǒng)功能穩(wěn)定可靠，邏輯設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)且保密性強，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)老式機械鎖，具有很強的推廣價值。

【關(guān)鍵詞】多功能；語音留言；單片機；電子門；鈴密碼鎖

0　引言

隨著科技的快速進(jìn)步與社會的穩(wěn)定發(fā)展，人們的生活水平的日益提高，家庭里的貴重物品也越來越多，各類鎖的安全性與實用性也變得尤其重要，因傳統(tǒng)的機械型鎖的構(gòu)造較為簡單，安全性能和實用性比較低，則無法滿足人們各方面的需要。該設(shè)計從安全實用且多功能的角度出發(fā)，電路設(shè)計具有防試探按鍵輸入、智能控制上鎖、開鎖、報警、修改密碼、電子門鈴、語音留言等多種功能；其次，該裝置使用多位密碼設(shè)置，具有保密性強、靈活性高的優(yōu)點。

1　材料與研究過程

1.1材料、功能與研究對象

主要材料：單片機AT89C51、矩陣鍵盤輸入、LCD液晶顯示屏顯示。

主要功能：用C語言編寫主控芯片的控制程序，對系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，具有防試探按鍵輸入、留言、智能控制上鎖、開鎖、報警、修改密碼等多種功能。

實驗對象：以傳統(tǒng)智能密碼鎖作為實驗對象，并進(jìn)行深入的研究與設(shè)計。

1.2實驗研究流程（見圖1）

圖1

2　實驗設(shè)計方案

2.1裝置的組成與簡要介紹

本系統(tǒng)設(shè)計主要由單片機、數(shù)據(jù)存儲器、LCD顯示屏、18個左右的獨立按鍵（0-9：用于數(shù)字輸入。輸入：輸入密碼。確認(rèn)：輸入完成。停駐/關(guān)閉：用于在開鎖后長時間停止上鎖，和快速關(guān)鎖。改密：用于修改密碼。刪除：用于在輸入數(shù)字的時候刪除前一位數(shù)據(jù)。退出：退出當(dāng)前狀態(tài)回到初始界面。門鈴按鍵：做電子門鈴用。開門按鍵：室內(nèi)給到訪者開門。）、蜂鳴器報警電路、繼電器開鎖電路等構(gòu)成。

2.2實驗實例列舉

當(dāng)系統(tǒng)通電后顯示屏顯示Intelligent lock 智能鎖.按下‘輸入’開始輸入六位密碼，初始密碼“123123”輸入完成后按‘確認(rèn)’。如果密碼錯誤，顯示Entry Error數(shù)據(jù)輸入錯誤，稍等片刻即可重新輸入，累計按3次錯碼鍵，將產(chǎn)生2分鐘報警。如果輸入正確密碼顯示Entry OK數(shù)據(jù)輸入正確，并開鎖，回到初始界面，等待十秒左右自動關(guān)閉，在此期間可以按下‘停駐/關(guān)閉’即可停止關(guān)閉，再按下就會立即關(guān)閉。在開鎖之后如果需要修改密碼需使用‘停駐/關(guān)閉’即可停止關(guān)閉，然后需按下‘改密’，進(jìn)入修改密碼界面，同上如果累計按3次錯碼鍵，同樣產(chǎn)生2分鐘報警。輸入正確密碼即可改密碼，再輸入兩次一樣的密碼之后就會保存到存儲器里面，‘在按下停駐/關(guān)閉’即可立即關(guān)閉，并回到待機界面。當(dāng)按下門鈴按鍵時開啟電子門鈴功能；如果主人不在，門鈴響3次后，會提示來訪客，如果主人按下開門按鍵則智能鎖被打開。

3　系統(tǒng)工作流程（見圖2）

圖2

4　研究結(jié)果分析

4.1多功能智能密碼鎖研究分析

隨著電子產(chǎn)品智能化和微型化的快速發(fā)展，單片機慢慢成為了產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器，但是在單片機產(chǎn)生以前，使用復(fù)雜的模擬電路智能密碼鎖也能做，然而這樣的產(chǎn)品體積較大且成本高，由于長期使用元器件老化現(xiàn)象加劇，其控制的精度自然也會下降。在單片機產(chǎn)生后，只需要在單片機外圍接簡單的外圍電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣電子產(chǎn)品的體積變小，成本也降低了，即使長期使用也不會擔(dān)心精度達(dá)不到，且其程序容易升級改善。而且裝置編碼量多，保密性好，從而提高了密碼鎖的安全系數(shù)，所以多功能智能密碼鎖可以被廣泛應(yīng)用。

4.2多功能智能密碼鎖的優(yōu)越之處

該系統(tǒng)設(shè)計具有以下特點：(1)系統(tǒng)使用單片機作為控制芯片，它所具有強大的功能能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制完成密碼的輸入、判斷和比較從而執(zhí)行相應(yīng)的開鎖顯示或報警等功能。(2)使用用戶可以隨時更改密碼，密碼可變，同時可避免因人員的更替而使鎖的隱密級下降。(3)能防止試探性輸入密碼開鎖，隨機開鎖成功率幾乎為零。(4)無活動零件，不會磨損，壽命長。(5)使用靈活性好，避免必須佩帶鑰匙才能開鎖的弊端。(6)操作簡單易行，適合各個年齡段的用戶。(7)增加門鈴功能，如果到訪者不知密碼可以通過按鈕使房內(nèi)蜂鳴器發(fā)聲，從而提醒主任有人到訪。響3次后，會提示來訪客，如果主人按下開門按鍵則智能鎖被打開。

5　總結(jié)

經(jīng)實驗證明：該密碼控制報警系統(tǒng)設(shè)計方法合理，成本低且安全性高，容易系統(tǒng)升級。裝置符合多種場合以及多功能的用鎖要求，此裝置可以在日常生活和現(xiàn)代辦公、住宅房以及辦公室的安全防范、文件檔案和財務(wù)報表以及個人資料的保存等多種場合使用，大大提高了物資的安全性，所以此智能密碼鎖可以被廣泛應(yīng)用，具有很強的推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1]戴佳.51單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例[J].2005 .

[2]白駒洐等.單片機計算機及其應(yīng)用[J].2005

[3]許興在.傳感器近代應(yīng)用技術(shù)[M].1994.

[4]百度網(wǎng)http://www.baidu.com.

[5]吳炳勝等.80C51單片機原理與應(yīng)用[J].2001.

[6]歐陽斌林等.單片機原理及應(yīng)用[J].2001.

[7]郭天祥.新概念51單片機C語言教程[M].2009.

[9]張友德.MCS-51單片機實用子程序及其應(yīng)用[J].1988.

[10]中國知網(wǎng)http://www.cnki.net.

李曉勤（通訊作者），塔里木大學(xué)機電學(xué)院教授，研究方向為汽車電子物理工程 車輛工程與地面系統(tǒng)。

作者簡介：