基于STC12C5A60S2單片機的電子密碼鎖設計 - 全文

　　以深圳宏晶公司STC12C5A60S2為主控芯片，結合數碼顯示器、鍵盤、報警系統等外圍電路和機器部分，通過c語言編寫程序，設計了一款具有實現解鎖、修改密碼、報警等功能的電子密碼鎖，具有低功耗、結構簡單、功能齊全和安全穩定等特點。

　　1、引言

　　以往個人資料的保存，部門文件檔案多用機械鎖，一把鑰匙一把鎖，需要攜帶多把鑰匙，使用不方便。隨著科學技術的發展，人們對安全防范以及安全防盜的要求越來越高。傳統的機械式鑰匙由于安全性能差、攜帶、使用不便等缺點，已不能滿足人們的日常需求。機械鎖的這些弊端為一種新型的鎖——電子密碼鎖，提供了很大的發展空間。電子密碼鎖是集計算機技術、電子技術、數字密碼技術為一體的機電一體化高科技產品，具有安全性高，使用方便等優點。

　　伴隨著集成電路技術的發展，單片機的問世，繼而出現了許多帶微處理器的電子密碼鎖，強有效地突破了機械式鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖在技術和性能上都有了很大的提高，而且還具有操作簡單、功耗低、成本低等優點，從而使電子密碼鎖成為市場上主流產品。

　　基于以上思路，本產品采用宏晶科技公司的STC12C5A60S2單片機設計一款電子密碼鎖，主要具有以下功能：可以設置最多20位密碼，密碼通過鍵盤導入，數碼管顯示提示，并且用戶可以自行修改設定密碼;該密碼通過程序寫入單片機STC12C5A60S2的Flash存儲區，有效防止電子密碼鎖掉電丟失密碼的情況，從而加強了密碼鎖的安全性，此外，該電子鎖還有三次密碼錯誤報警和鎖定的功能。

　　2、系統結構

　　本設計的電子密碼鎖系統主要包括STC12C5A6S2單片機、報警電路、矩陣鍵盤、顯示電路等。電路主要組成如圖1所示。

　　圖1系統組成圖

　　3、硬件 電路設計

　　3.1 STC12C5A6S2單片機

　　設計的電子密碼鎖是以單片機STC12C5A6S2為核心，STC12C5A6S2是一種帶有60K的flash程序存儲區和1280B的靜態隨機存儲區、高性能微處理器，高速、低功耗、超強抗干擾的增強型8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8~12倍。STC12C5A6S2具有如下特點：40個引腳，60K片內程序存儲器，1280字節的靜態隨機存取數據存儲器，P0、P1、P2、P3四個I/O口、個16位定時器，ISP/IAP，無需專用仿真器可通過串口直接下載用戶程序，數秒退即可完成一片，內部集成MAX810專用復位電路（外部晶體12M以下時，復位腳可直接1K電阻到地），外部檢測電路［4］。

　　3.2鍵盤電路設計

　　本產品采用鍵盤控制電路，原理如圖2所示。每條水平線與垂直線交叉處通過一個按鍵來連通，利用該行列式矩陣結構需要4條行線和3條列線，組成3×4個按鍵的鍵盤。圖中行線所接的半時片機4個接口作為輸出端，其它3個接口作為輸入端，當按鍵按下時輸入線的輸出端為低電平，如果沒有按鍵按下，所有輸入端都是高電平，代表沒有鍵按下。

　　圖2 3×4矩陣鍵盤原理

　　3.3顯示電路設計

　　本系統采LM016L液晶模塊通過在單片機的P0端的I/O端口，通過CGROM的8位字符碼生成5×7點陣字符160種和5×10點陣字符32種，8位字符編碼和字符的對應關系，實現密碼鎖的顯示功能，從P0口輸出的信號送達到移位寄存器，在移位脈沖的作用下，使輸入數據移動，實現密碼動態顯示輸入。

　　3.4電路控制機器部分

　　如圖3所示，Q1三極管基極電流通過三極管放大電路放大電流驅動電磁繼電器工作，使之成為物理鎖開關，實現小電流電路控制大電流電路，完成電子密碼鎖開關功能。

　　圖3電路控制機器部分

　　4、軟件設計

　　本系統的軟件部分以C51單片機語言編寫，包括主程序和子程序設計，其中主程序完成主要的信息交互和邏輯功能，功能的具體實現由子程序完成，主程序調用子程序完成所有功能［6］，程序功能有：系統提示、鍵盤輸入、密碼判斷、三次錯誤后警報功能，以及完成密碼驗證后驅動機器部分實現開鎖。其程序流程圖如圖4所示。

　　圖4程序流程圖

　　5、電子密碼鎖仿真

　　本電路使用Proteus軟件進行仿真，總電路圖如圖5所示，以單片機P0的八個I/O口并行輸出信息于LM016L液晶模塊八個輸入端。鍵盤使用3×4矩陣鍵盤實現密碼的輸入與確定（以3×4矩陣鍵盤的*鍵和#鍵編程實現取消和確認）。LED燈D1仿真作為電子密碼鎖的機器部分，當輸入密碼正確時，D1亮代表機器鎖開，否則保持滅。LED燈D2仿真作為蜂鳴器，當輸入密碼錯誤達到三次時，D2亮，輸入密碼正確則保持滅。其它功能提示信息由LM016L液晶模塊實現，包括set password，set password success，input password，error，pass等。輸入密碼正確如圖6所示;輸入密碼錯誤如圖7所示;重設密碼如圖8所示。