基于单片机的电子密码锁设计
汤文洪+彭森
摘 要：在日常生活和工作中，锁是每个人都离不开的，它是保护个人财产安全、保护资料档案的关键元素。随着电子技术的飞速发展，传统弹子锁的缺点渐渐被放大，社会对新式电子密码锁的需求越来越大，前景广阔。本次设计基于单片机，其主控芯片选择了单片机AT89C51，显示模块选择了LCD1602，结合了自行设计的矩阵键盘、报警模块等外围电路，主控芯片的控制程序则使用C语言写成，完成了一套具有按键输入、显示、解锁、报警及密码修改等多种功能的电子密码控制系统。
关键词：单片机；电子密码锁；矩阵键盘；LCD显示；报警
1 引言
社会对电子密码锁安全性、易用性的需求，使得多种产品相继问世。但它们中的大多数仅仅是针对特定的声纹、指纹，并且无法做到远程控制，只能用在保密要求较高的私人用途上。事实上，数字、字母、图象、生物体征以及地点等因素都能够作为密钥的信息来源，上述信息的排列组合完全可以把电子密码锁的保密性推向更高的高度。与此同时，信息要素的组合也使得电子密码锁得到了无限拓展的可能性，产品将越来越多变，对用户而言就有了很大的挑选余地。由此可以看出组合使用电子信息是电子密码锁今后发展的趋势。
2 电子密码锁的工作原理
本设计采用了AT89C51作为核心芯片，单片机提供的I/O端口虽有限，但端口复用或扩展、结合有效的控制程序，实现基本的密码控制功能是十分简单的。单片机的外围电路主要包括：一块外接矩阵键盘（用来密码输入、控制程序流向），一块LCD显示屏（用来作为系统的输出，对用户的操作进行反馈）。当用户进行开锁时，首先利用键盘上的0-9完成密码的输入，而后确认，若正确则解锁，否则保持锁定状态并要求重新输入，在适当的时机可发出报警声。在用户进行密码修改操作时，首先要输入原密码，只有当输入和原密码匹配时才会允许设置新密码，新密码设置完成后按确认键则保存。
3 方案设计
图1为系统框图。本系统主要包括单片机、矩阵键盘、复位电路、晶振电路和液晶显示器等部分。作为整个系统的输入，矩阵键盘担当着与用户交互的核心任务，用户可以再此输入密码或控制程序的运行方向。
功能上，首先由用户由矩阵键盘输入密码，而后与事先存储的密码进行比较，判断出密码的正确与否，然后单片机会控制特定引脚的电平以触发开锁电路或者报警电路。实用产品只须将单片机的负载由发光二极管替换为实际锁具的开锁电路即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。
具体的讲，本设计可以分为硬件部分与软件部分俩大部分。其中硬件部分又分为键盘输入电路、复位电路、晶振电路、显示电路、报警或解锁提示电路等几大模块；相应的，软件部分由主程序、按键检测子程序、LCD显示子程序、密码修改子程序、报警声音子程序等组成。
4 结论
本设计在Proteus软件中设计了以AT89C51单片机为核心，拥有矩阵键盘、显示、报警、复位、晶振等诸多模块的完整电路，并在Keil中编写了全套程序，程序中添加了较为详细的注释，便于阅读、修改与维护。由Keil获取Hex文件后，在Proueus进行了成功的仿真，得到了完整的设计。
本设计最终的电子密码锁成品具有以下功能：
（1）当通过4*3矩阵键盘输入正确密码时，密码锁正常开锁，同时显示屏出现相应的显示信息，蜂鸣器播放开锁音。
（2）当输入密码不正确时，不能开锁，系统报警，同时显示屏出现相应显示信息。
（3）本设计系统中，密码锁的密码可以通过矩阵键盘更改，但只有在输入原始密码正确的前提下方可设置新密码，同时显示器的显示屏出现相应显示信息。
参考文献
[1] 郭海英. 基于单片机的电子安全密码锁的设计[J].现代电子技术，2005，2（13）：17-18.
[2] 郭海英. 基于单片机电子安全密码锁设计[J].现代电子计术，2005，1（13）：57-58.
[3] 石文轩. 基于单片机MCS-51的智能密码锁设计[J].武汉工程职业技术学院学报，2004，3（01）：22-23.
[4] 叶启明. 单片机制作的新型安全密码锁[J].家庭电子，2005，5（10）：16-17.
[5] 张毅刚. MSC-51单片机应用设计[M].哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社， 2009.
[6] 闫玉德. 单片微型计算机原理与设计[M].北京： 中国电力出版社， 2010.
[7] 徐明， 王云山. 基于指纹模块SM-2B的指纹锁的设计[J].机械设计与制造2005（6）： 13-15.
[8] 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程[M]. 北京： 电子工业出版社，2009.
[9] 朱红， 赵琦. C++程序设计教程[M]. 北京： 清华大学出版社，2009.
作者简介
汤文洪，邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业学生。
通讯作者（指导老师）
彭森，邵阳学院信息工程系教师。
摘 要：在日常生活和工作中，锁是每个人都离不开的，它是保护个人财产安全、保护资料档案的关键元素。随着电子技术的飞速发展，传统弹子锁的缺点渐渐被放大，社会对新式电子密码锁的需求越来越大，前景广阔。本次设计基于单片机，其主控芯片选择了单片机AT89C51，显示模块选择了LCD1602，结合了自行设计的矩阵键盘、报警模块等外围电路，主控芯片的控制程序则使用C语言写成，完成了一套具有按键输入、显示、解锁、报警及密码修改等多种功能的电子密码控制系统。
关键词：单片机；电子密码锁；矩阵键盘；LCD显示；报警
1 引言
社会对电子密码锁安全性、易用性的需求，使得多种产品相继问世。但它们中的大多数仅仅是针对特定的声纹、指纹，并且无法做到远程控制，只能用在保密要求较高的私人用途上。事实上，数字、字母、图象、生物体征以及地点等因素都能够作为密钥的信息来源，上述信息的排列组合完全可以把电子密码锁的保密性推向更高的高度。与此同时，信息要素的组合也使得电子密码锁得到了无限拓展的可能性，产品将越来越多变，对用户而言就有了很大的挑选余地。由此可以看出组合使用电子信息是电子密码锁今后发展的趋势。
2 电子密码锁的工作原理
本设计采用了AT89C51作为核心芯片，单片机提供的I/O端口虽有限，但端口复用或扩展、结合有效的控制程序，实现基本的密码控制功能是十分简单的。单片机的外围电路主要包括：一块外接矩阵键盘（用来密码输入、控制程序流向），一块LCD显示屏（用来作为系统的输出，对用户的操作进行反馈）。当用户进行开锁时，首先利用键盘上的0-9完成密码的输入，而后确认，若正确则解锁，否则保持锁定状态并要求重新输入，在适当的时机可发出报警声。在用户进行密码修改操作时，首先要输入原密码，只有当输入和原密码匹配时才会允许设置新密码，新密码设置完成后按确认键则保存。
3 方案设计
图1为系统框图。本系统主要包括单片机、矩阵键盘、复位电路、晶振电路和液晶显示器等部分。作为整个系统的输入，矩阵键盘担当着与用户交互的核心任务，用户可以再此输入密码或控制程序的运行方向。
功能上，首先由用户由矩阵键盘输入密码，而后与事先存储的密码进行比较，判断出密码的正确与否，然后单片机会控制特定引脚的电平以触发开锁电路或者报警电路。实用产品只须将单片机的负载由发光二极管替换为实际锁具的开锁电路即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。
具体的讲，本设计可以分为硬件部分与软件部分俩大部分。其中硬件部分又分为键盘输入电路、复位电路、晶振电路、显示电路、报警或解锁提示电路等几大模块；相应的，软件部分由主程序、按键检测子程序、LCD显示子程序、密码修改子程序、报警声音子程序等组成。
4 结论
本设计在Proteus软件中设计了以AT89C51单片机为核心，拥有矩阵键盘、显示、报警、复位、晶振等诸多模块的完整电路，并在Keil中编写了全套程序，程序中添加了较为详细的注释，便于阅读、修改与维护。由Keil获取Hex文件后，在Proueus进行了成功的仿真，得到了完整的设计。
本设计最终的电子密码锁成品具有以下功能：
（1）当通过4*3矩阵键盘输入正确密码时，密码锁正常开锁，同时显示屏出现相应的显示信息，蜂鸣器播放开锁音。
（2）当输入密码不正确时，不能开锁，系统报警，同时显示屏出现相应显示信息。
（3）本设计系统中，密码锁的密码可以通过矩阵键盘更改，但只有在输入原始密码正确的前提下方可设置新密码，同时显示器的显示屏出现相应显示信息。
参考文献
[1] 郭海英. 基于单片机的电子安全密码锁的设计[J].现代电子技术，2005，2（13）：17-18.
[2] 郭海英. 基于单片机电子安全密码锁设计[J].现代电子计术，2005，1（13）：57-58.
[3] 石文轩. 基于单片机MCS-51的智能密码锁设计[J].武汉工程职业技术学院学报，2004，3（01）：22-23.
[4] 叶启明. 单片机制作的新型安全密码锁[J].家庭电子，2005，5（10）：16-17.
[5] 张毅刚. MSC-51单片机应用设计[M].哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社， 2009.
[6] 闫玉德. 单片微型计算机原理与设计[M].北京： 中国电力出版社， 2010.
[7] 徐明， 王云山. 基于指纹模块SM-2B的指纹锁的设计[J].机械设计与制造2005（6）： 13-15.
[8] 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程[M]. 北京： 电子工业出版社，2009.
[9] 朱红， 赵琦. C++程序设计教程[M]. 北京： 清华大学出版社，2009.
作者简介
汤文洪，邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业学生。
通讯作者（指导老师）
彭森，邵阳学院信息工程系教师。
