摘 要： 在傳統(tǒng)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)中，存在響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的問題，為此，提出一種基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)。通過控制模塊、智能鎖芯設(shè)置模塊、報(bào)警模塊、中斷模塊、液晶模塊等，建立系統(tǒng)總體框架，根據(jù)系統(tǒng)總體框架，通過單片機(jī)、電源適配器、智能鎖芯、報(bào)警器、LED燈等完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，通過C語言編寫主程序、中斷子程序和報(bào)警程序等控制程序，完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，至此完成基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)作比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)具有更短的響應(yīng)時(shí)間，能夠更為快速的發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

關(guān)鍵詞： 單片機(jī); 智能鎖芯; 報(bào)警系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TP399 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Design of Intelligent Lock Alarm System Based on Single Chip Microcomputer

LIAO Haiqiang

（Zhongshan Jixin Lock Core Co. Ltd.，? Zhongshan， Guangdong 528400，? China）

Abstract： The response time of traditional intelligent lock alarm system is quite long. This paper presents an intelligent lock alarm system based on single chip microcomputer. Through setting module， control module， intelligent lock alarm module， interrupt module， LCD module， we establish overall framework for the system. According to the overall framework， the system uses single chip microcomputer， power adapter， intelligent lock， alarm， LED lights as hardware， and uses C language to write the main program and interrupt subroutine and alarm procedures， etc. The paper completes the design of system software， intelligent lock alarm device by using single chip microcomputer. Through the comparison with the traditional intelligent lock core alarm systems， the experimental results show that the proposed intelligent lock core alarm system has a shorter response time and can send out alarm signals more quickly.

Key words： single chip microcomputer; intelligent lock core; alarm system

0 引言

智能鎖芯有別于傳統(tǒng)機(jī)械鎖，是在傳統(tǒng)機(jī)械鎖的基礎(chǔ)上改進(jìn)的更具安全性的、采用先進(jìn)技術(shù)的智能化鎖具[1]。為提高智能鎖芯的安全性能，設(shè)計(jì)了智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)。現(xiàn)有的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)還存在一定的不足，如存在安全性低、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)[2]。目前的智能鎖芯多采用市電供電，為確保智能鎖芯能夠正常工作，用戶需專門布設(shè)智能鎖芯電路，比較復(fù)雜[3]。此外，在斷電后或者智能鎖芯出現(xiàn)故障的情況下，為防止房門鎖死，多數(shù)智能鎖芯處于常開狀態(tài)，易造成安全隱患。為此，需要對(duì)智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)作進(jìn)一步研究。

單片機(jī)作為典型的嵌入式微控制器，具有體積小、控制性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于防盜報(bào)警系統(tǒng)中。智能鎖芯作為安全防盜系統(tǒng)中非常重要的核心部分之一，采用相關(guān)技術(shù)提高其性能，具有十分重要的意義[4]。基于以上分析，提出一種基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。此外，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)作比較，驗(yàn)證了提出的基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)需要更短的響應(yīng)時(shí)間。

1 基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)總體框架

基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的總體框架，如圖1所示。

基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的總體框架包括控制模塊、智能鎖芯設(shè)置模塊、報(bào)警模塊、中斷模塊、液晶模塊等，對(duì)各個(gè)模塊的具體分析如下：

控制模塊：控制模塊主要為單片機(jī)，通過單片機(jī)作為智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的控制器，控制著整個(gè)智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

智能鎖芯設(shè)置模塊：該模塊的主要功能為錄入智能鎖芯的信息，以保證智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。該模塊中的智能鎖芯分為主智能鎖芯和備用智能鎖芯兩種，功能權(quán)限設(shè)置主要由主智能鎖芯控制，副智能鎖芯設(shè)置信息時(shí)，需要主智能鎖芯給予權(quán)限，才能設(shè)置備用智能鎖芯的信息。如果出現(xiàn)主智能鎖芯故障的情況，則備用智能鎖芯可以以升級(jí)的方式轉(zhuǎn)換成主智能鎖芯，不會(huì)影響智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的正常運(yùn)行[6]。備用智能鎖芯提前利用主智能鎖芯錄入好各種合法鑰匙的信息，當(dāng)主智能鎖芯無法正常工作，則通過電路與備用鎖芯連通，通過與插入鑰匙的信息配對(duì)，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)非法鑰匙的報(bào)警功能。

2 實(shí)驗(yàn)

將所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證提出的基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)能否更為高效的實(shí)現(xiàn)安全報(bào)警。

2.1 實(shí)驗(yàn)過程

基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的程序采用C語言編寫。首先，對(duì)基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)做好調(diào)試工作。做好調(diào)試工作后，開始對(duì)基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)開展測(cè)試工作?；趩纹瑱C(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，如表2所示。

按下智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的電源鍵，將智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)初始化，其液晶顯示模塊進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。報(bào)警器采用的工作電源為12 V。首先，對(duì)基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的鎖芯作編碼設(shè)置，并設(shè)置相應(yīng)的合法狀態(tài)和非法狀態(tài)，然后，將

智能鎖芯和報(bào)警器作密碼配對(duì)，保證報(bào)警器可以接收到智能鎖芯發(fā)出的信號(hào)，采用不同電平的比例將信號(hào)區(qū)分開。

此外，對(duì)上層軟件的運(yùn)行狀態(tài)作測(cè)試。通過設(shè)置報(bào)警號(hào)碼完成智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的通信設(shè)置，確認(rèn)所管理的智能鎖芯編號(hào)和鑰匙號(hào)碼，將鑰匙號(hào)與用戶的身份相對(duì)應(yīng)，建立鎖芯和鑰匙數(shù)據(jù)庫。

在做好相關(guān)設(shè)置及測(cè)試后，選取50個(gè)鑰匙開展實(shí)驗(yàn)。在這50個(gè)鑰匙中，既有合法鑰匙，又有非法鑰匙。在正常電壓下，采用基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)，開展實(shí)驗(yàn)，得到智能開鎖報(bào)警系統(tǒng)對(duì)于非法鑰匙的響應(yīng)時(shí)間，并將所得結(jié)果與傳統(tǒng)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)作比較。為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，針對(duì)智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)做5次對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

提出的基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)和傳統(tǒng)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間對(duì)比結(jié)果，如圖4所示。

在5次平行實(shí)驗(yàn)中，采用傳統(tǒng)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)有非法鑰匙入侵時(shí)，發(fā)出警報(bào)的響應(yīng)時(shí)間均在4～5 s之間;采用提出的基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)有非法鑰匙入侵時(shí)，發(fā)出警報(bào)的響應(yīng)時(shí)間均在1～1.2 s之間。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，提出的基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)能夠在更短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出警報(bào)，很好地提升了智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的性能。

3 總結(jié)

針對(duì)傳統(tǒng)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)存在的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)問題，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)。通過對(duì)基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，完成了基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)作比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)能夠以更短的時(shí)間發(fā)出警報(bào)，希望提出的基于單片機(jī)的智能鎖芯報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，能夠?yàn)橹悄苕i芯報(bào)警系統(tǒng)的研究提供一定的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 周海軍，黃雨，鄧偉強(qiáng)， 等.基于STM32的家庭智能防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，34（3）：42-44.

[2] 李朋林，王猛.一種基于地心無簧空轉(zhuǎn)杠桿原理的新型鎖芯設(shè)計(jì)[J].中國人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，25（2）：49-53.

[3] 羅淑娟.基于PIC單片機(jī)的智能鎖芯設(shè)計(jì)關(guān)鍵研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2019（3）：415.

[4] 劉子儀.基于單片機(jī)的雙重智能鎖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2017（10）：154.

[5] 唐永輝，葉江，楊林， 等.一種新型防技術(shù)開啟鎖芯設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)械管理開發(fā)，2017，32（1）：4-5，28.

[6] 徐琬婷，萬鸞飛.基于STC12C5A60S2單片機(jī)智能藍(lán)牙遙控鎖的設(shè)計(jì)[J].西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，20（4）：34-38.

[7] 邱燦彭.一種手持式智能解鎖電子鑰匙[J].電子制作，2018（8）：16-17.

[8] 王英輝.電子加密和智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（5）：21-22.

[9] 趙慕欣，王凱，楊濤.基于單片機(jī)的多路無線報(bào)警系統(tǒng)[J].環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)，2017（33）：137.

[10] 李楠，尹睿，董佳康， 等.基于單片機(jī)的無線智能門鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2018（4）：18-19.

[11] 張秋菊，邵澤軍，杜瑩， 等.基于單片機(jī)的家庭防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子世界，2017，（8）：173.

[12] 徐志強(qiáng)，周逸陽.基于單片機(jī)的智能短信報(bào)警器研究及實(shí)際應(yīng)用[J].建材與裝飾，2019（11）：293-294.

[13] 劉紅恩，劉金龍.基于ARM單片機(jī)的小區(qū)智能安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技與創(chuàng)新，2017（17）：48-50.

[14] 肖思竹，劉寶民.基于51單片機(jī)的智能防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息通信，2018（8）：52-53.

[15] 周子添，岳敏，高陽.基于單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)室安全智能報(bào)警系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2019，32（4）：133-134.

（收稿日期： 2020.01.14）

作者簡(jiǎn)介：廖海強(qiáng)（1977-），男，大專，副高級(jí)工程師，研究方向：機(jī)械鎖芯、鎖體，智能電子鎖。