電子密碼鎖系統的設計
摘 要: 隨著電子產品向智能化和微型化的不斷發展,單片機已成為電子產品研制和開發中首選的控制器。
介紹了壹種應用AT89C2051單片機設計的防盜自動報警電子密碼鎖系統。經實驗驗證該系統具有軟硬件設計簡
單,易於開發,成本較低,安全可靠,操作方便等特點,可作為產品進行開發,應用於住宅、辦公室的保險箱及檔案櫃
等需要防盜的場所,有比較強的實用性。
關鍵詞: 電子密碼鎖; 紅外監視器; 自動報警; 單片機
中圖分類號: TP36811 文獻標識碼: A 文章編號: 16722612x(2007) 0520112204
0 引言
在日常生活和現代辦公中,住宅與辦公室的安全防範、單位的文件檔案、財務報表以及壹些個人資料
的保存等多以加鎖的辦法來解決。若使用機械式鑰匙開鎖人們常需攜帶多把鑰匙,使用極不方便,且鑰匙
丟失後安全性即大打折扣。為滿足人們對門鎖的使用要求,增加其安全性,用密碼電子鎖代替傳統機械鎖
應運而生。目前使用的密碼鎖種類繁多,各具特色。本文從經濟實用的角度出發,采用AT89C2051單片
機,研制了壹款具有防盜自動報警功能的電子密碼鎖。該密碼鎖設計方法合理,簡單易行,成本低,符合住
宅、辦公室用鎖要求,具有壹定的推廣價值。
1 系統功能
(1)系統設置8位密碼,密碼通過鍵盤輸入,若密碼正確,則將鎖打開。
(2)密碼由用戶自己設定,在開鎖狀態下,用戶可自行修改密碼。
(3)具有自動報警功能。自動報警分現場報警和遠程報警兩種。現場報警由揚聲器發出雙頻報警聲;
遠程報警通過將該系統與電話機連接,在發出報警信號的同時撥通事先存在電話機內的電話號碼,通知外
出的主人來實現。
(4)兩種情況下可報警:壹是密碼輸入錯誤3次,則報警;二是非正常開門,如破門而入的情況,可通過
系統的紅外監視裝置監測,同時報警,保證了系統的安全性。
2 系統工作原理
本系統采用單片機作控制器,用紅外監視裝置監測是否出現非正常開門的情況,紅外監視裝置的發射
器和接收器分別安裝在門的兩邊。系統工作時,用戶通過按鍵輸入8位密碼,按下“確認”鍵後,單片機將
輸入密碼與設定密碼進行比較,若密碼正確,則發出開鎖信號,將門打開,同時關閉紅外監視裝置,系統不
1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. ki.net報警;若密碼不正確,則有相應的指示燈閃動,並要求重新輸入密碼,重新輸入密碼的次數不能超過3次,若
3次輸入的密碼都不正確,則發出報警信號。當發生破門而入等非正常開鎖情況時,紅外監視裝置仍然工
圖1 彈片機系統原理圖
作,門打開後擋住了信號,接收器接收不到信
號,此時系統報警。
鎖打開後還可通過按下“修改/重置”功能
鍵,重新設置新密碼。主人外出關門後可通過
“修改/重置”功能鍵恢復紅外監視裝置的工
作。
3 系統設計
311 系統硬件設計
系統硬件設計原理結構如圖1所示。
本系統的硬件以單片機為控制核心,包括
鍵盤控制電路、開鎖控制電路、紅外監視裝置
控制電路、報警控制電路及指示燈控制電路等
部分。
31111 控制器選型及AT89C2051的功能特點
本系統選擇AT89C2051 作為主控制器。
其特點如下: 2kB閃存、128BRAM、15根I/O口
線、2個16位定時/計數器、5個向量二級中斷
結構、1個全雙工的串行口,具有4. 25～5. 50V
的電壓工作範圍和12MHz/24MHz工作頻率,
同時還具有加密陣列的二級程序存儲器加鎖、掉電和時鐘電路等,可掉電保存RAM的內容,故系統掉電時
無需增加掉電保護電路。因此,系統硬件設計非常簡單。
31112 鍵盤接口電路設計
系統中鍵盤的功能主要用於用戶輸入和修改密碼。鍵盤需要設計12個按鍵,其中0～9數字鍵用於密
碼的輸入和修改。功能鍵兩個,壹個為“確認”鍵,用於密碼輸入結束後確認,壹個為“修改/重置”鍵,用於
修改密碼及外出關門後恢復紅外監視裝置工作的控制。鍵盤采用行列式設計, 12個按鍵排成3 ×4矩陣。
設計中用單片機P1口的P1. 0～P1. 3接鍵盤的4根行線, P1. 4～P1. 6接3根列線。
圖2 紅外發射電路
31113 開鎖控制電路設計
開鎖控制電路的功能是當輸入正確的密碼後將鎖打開。本系
統使用單片機的P3. 2口線發出信號,經兩級三極管放大後,由繼
電器驅動電磁閥動作將鎖打開。
31114 紅外監測裝置電路設計
為了增強系統的防盜功能,本系統設計了紅外監視裝置,該裝
置包括紅外發射和紅外接收兩部分,分別安裝在門的兩側。
發射部分基本電路如圖2所示。采用塑封的SE303ANC發射
二極管,波長為940nm。通過單片機的P3. 0口線控制發射二極管
導通或截止,從而產生特定頻率的發射信號,這裏選用的頻率為
38kHz, 38kHz方波由單片機的定時器T1產生。
紅外接收部分的基本電路如圖3所示。接收管采用日本光電子公司的P IC - 12034,其接收頻率為37.
· 3 1 1 · 第5期周功明:基於AT89C2051單片機的防盜自動報警電子密碼鎖系統的設計
1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. ki.net圖3 紅外接收電路
9kHz,該芯片接收靈敏度高,性能穩定。其基本工作過程為: 當接收到
37. 9kHz信號時,輸出低電平,否則輸出高電平,本系統使用單片機的P3.
1口線接收該信號,系統通過查詢P3. 1口線即可判斷有無非正常開門情
況。這裏的非門對接收信號起整形作用。
31115 自動報警控制電路
自動報警控制電路的功能是控制系統的智能報警裝置。本系統密碼
輸入3次錯誤或有非正常開門情況發生時均啟動報警裝置。自動報警有
現場報警和遠程報警兩種。現場報警是用單片機的P3. 3口線輸出雙頻
方波信號經三極管放大後,由繼電器控制揚聲器發出報警聲。遠程報警
是用單片機控制電話機在無人操作的情況下,將事先在電話中已存入號
碼的座機或手機撥通,從而通知主人。根據對電話操作的要求,設計中使
用了單片機的P3. 4、P3. 5、P3. 7三根口線,每根口線均經過兩級三極管放大後由繼電器分別控制電話機的
圖4 系統程序流程圖
“存儲號”、“提取”、“免提”三個功能
鍵,單片機對這三個功能鍵的操作順
序完全模擬人工操作完成。
31116 操作指示燈控制電路
指示燈的作用是對密碼輸入錯誤
作出提示。設計中用發光二極管作指
示燈,用單片機的P1. 7口線發出信號
經壹級三極管放大後控制操作指示
燈。
312 系統軟件設計
本系統軟件包括主程序模塊、鍵
盤掃描模塊、密碼比較判斷模塊、修改
密碼模塊、智能報警模塊及延時程序
等模塊。系統程序流程如圖4所示。
31211 主程序模塊
該模塊的功能包括定時器及數據
緩沖區初始化、本機初始密碼設置、紅
外接收信號查詢及鍵盤掃描模塊調用
等功能。
31212 鍵盤掃描模塊
該模塊具備判斷鍵盤上有無鍵按
下、去抖動影響、逐列掃描鍵盤以確定
被按鍵的位置號即行列號、形成鍵值
並將鍵值存入指定的數據緩沖區中、
判斷閉合的鍵是否釋放等功能。
31213 密碼修改模塊
該模塊的功能是修改設置密碼。密碼修改程序要求密碼要輸入兩次,程序將兩次輸入的密碼比較壹
致時,即用此密碼代替原先的密碼,如果兩次輸入的密碼不壹致,則重復操作。這樣就避免了修改密碼的
隨機性。
31214 密碼比較判斷模塊
· 4 1 1 · 綿陽師範學院學報(自然科學版) 第26卷
1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. ki.net該模塊的功能是將鍵盤輸入的密碼與設定的密碼進行比較,若密碼正確則開鎖;若不正確,則密碼輸
入次數計數單元計數如達不到3次,返回鍵盤掃描模塊;若計數已達3次,則調用自動報警模塊。
31215 自動報警模塊
該模塊采用軟件延時的方法,使P313口線輸出雙頻方波,控制揚聲器發聲,達到現場報警的目的;同
時使控制電話機“免提”鍵的P317口線、控制“提取”鍵的P317口線,控制“存儲號”鍵的P314口線,模擬
人工操作話機的順序,按“免提”-“提取”-“存儲號”-“免提”的控制順序依次輸出控制信號,完成壹次
撥號的操作,每個按鍵動作的時間由延時程序控制,這樣電話就可在無人操作下自動撥號,達到遠程智能
報警的目的。為了保證可靠性,以上控制過程重復3次。
4 結語
該系統具有軟硬件設計簡單,易於開發,成本較低,安全可靠,操作方便等特點,可應用於住宅、辦公室
的保險箱及檔案櫃等需要防盜的場所,有比較強的實用性。
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The Design of Auto - a larm ing Electron ic C ipher
Lock System with AT89C2051
ZHOU Gong2ming
(Department of Physics and Electronic Information Engineering,
Mianyang Normal University, Mianyang, Sichuan 621000)
Abstract: Along with the unceasing development of electronic p roducts to intellectualization and the micro2
miniaturization, the monolithic integrated circuit has become the first - choice controller in the development and
manufacture of electronic p roducts. This paper introduces an auto - alarming electronic cipher lock system de2
signed with the AT89C2051 monolithic integrated circuit. Experiments validate that this system has the advantages
that the design of the software and hardware is simp le, it is easy to develop, the cost is lower, it is safe and relia2
ble, and it is convenient to operate. It could be app lied to the dwelling house, the office safety deposit box and
the filing cabinet and so on to guard against theft. So, it has certain usability.
Key words: electronic cipher lock; infrared monitoring device; auto - alarm; monolithic integrated circuit