基于STC89C52的電子密碼鎖設(shè)計與仿真

　　電子密碼鎖通常使用ARM和單片機控制，單片機相對ARM實現(xiàn)較為簡單，功能較為完善，因此使用單片機控制較多。用單片機控制的密碼鎖常使用匯編語言編寫程序，顯示器多數(shù)用數(shù)碼管。而本文所介紹的電子密碼鎖使用移植性及可讀性強的高級語言C語言編寫，便于修改和增減功能;同時采用顯示清楚，功率消耗小而且壽命長的1602液晶顯示器，顯示更加直觀，使用更加方便。從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，采用STC8 9C52單片機設(shè)計出一種具有密碼設(shè)置、報警和防止多次試探密碼功能的電子密碼鎖，通過Protues軟件成功地進行了仿真。

　　1 系統(tǒng)工作原理

　　本系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心，使用4×4矩陣鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入方式，驅(qū)動1602顯示器提示程序運行過程和開鎖的步驟。本系統(tǒng)的密碼判斷過程如下：

　　當(dāng)使用者輸入6位密碼后按下BESURE鍵，單片機通過密碼逐個比較，如果輸入的6位密碼和設(shè)定的密碼完全相同，那么能成功驅(qū)動開鎖模擬燈將鎖打開。若輸入6位密碼與設(shè)定的密碼不相同，按下BESURE鍵后，模擬燈不亮，可以按BACK鍵重新輸入。由于輸入密碼過程中難免輸入失誤，如果密碼輸錯，可直接按下BACK鍵重新輸入，但是系統(tǒng)不允許無限次地按BACK鍵，以免密碼被套用，當(dāng)3次密碼輸入都錯誤，單片機將驅(qū)動蜂鳴器報警。并且本系統(tǒng)輸入密碼還有時間限制，若在規(guī)定的時間內(nèi)沒有將正確密碼輸入也會報警。

　　修改密碼功能如下：當(dāng)密碼輸入正確后，按下SET鍵可新設(shè)置密碼。每設(shè)定一位新密碼，單片機將其送給E2PROM，當(dāng)6位新密碼都輸入完畢，系統(tǒng)將自動回到程序開始，重新讀取密碼并保存，使用者需輸入新的密碼才能將鎖打開。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1 硬件支持

　　使用的元器件有：核心芯片STC89C52、存儲芯片AT24C02、液晶顯示1602、矩陣鍵盤、報警蜂鳴器、獨立按鍵(模擬門的開關(guān))、發(fā)光二極管(模擬鎖的開關(guān))和三極管(放大電流)。

　　2.2 軟件設(shè)計

　　本系統(tǒng)軟件包括主程序模塊、密碼比較判斷模塊、修改密碼模塊、鍵盤掃描模塊、液晶顯示模塊及定時程序等模塊。系統(tǒng)程序流程如圖1所示。

　　2.2.1 主程序模塊

　　主程序主要用于定義全局變量，給全局變量賦初值，初始化E2PROM，啟動定時器以及從AT24C02中讀取密碼，為整個程序提供數(shù)據(jù)。

　　2.2.2 密碼比較判斷模塊

　　該模塊的功能是將鍵盤輸入的密碼利用if語句與設(shè)定的密碼進行逐個比較，若密碼完全正確則開鎖;若不正確，則按下BACK鍵，重新輸入密碼，每按下BACK鍵一次，輸入次數(shù)將自加1，當(dāng)3次都出錯則報警。

　　2.2.3 密碼修改模塊

　　在密碼輸入正確情況下，可以按下SET對密碼進行重新設(shè)置，每設(shè)定一位就將密碼送給AT24C02存儲起來，當(dāng)設(shè)置6位密碼完畢后，系統(tǒng)將自動跳到程序開始，調(diào)用新設(shè)置的密碼。

　　STC89C52向AT24C02寫入密碼子程序：

　　2.2.4 鍵盤掃描模塊

　　該模塊具備功能有：逐列掃描鍵盤確定被按鍵的具體位置、判斷鍵盤上有無鍵按下、消除去抖動、判斷閉合的鍵是否釋放等功能。

　　2.2.5 定時模塊

　　本模塊用于對密碼輸入時間控制。在程序開始運行時首先對定時器進行了初始化，從按下PUT IN鍵開始，系統(tǒng)開始計時，當(dāng)輸入的時間達到規(guī)定的時間將立即報警。

　　2.2.6 液晶顯示模塊

　　此模塊包括液晶初始化、命令的輸入、顯示數(shù)據(jù)的輸入。其中命令是用于控制液晶狀態(tài)是否顯示光標(biāo)，光標(biāo)是否閃爍，是否清除原來數(shù)據(jù)以及顯示的具體位置。數(shù)據(jù)顯示主要是將要顯示的信息按需要準時顯示出來。

　　3 系統(tǒng)仿真

　　為了方便程序調(diào)試，本文采用了Proteus仿真，仿真圖如圖2所示。

　　3.1 系統(tǒng)介紹

　　圖2中U1為STC89C52是整個系統(tǒng)的核心，編寫的程序以二進制的文件導(dǎo)入其中;U2為AT24C02，第5和第6個引腳分別與單片機的P1.2和 P1.3相連;LCD1為1602液晶顯示器，引腳連接如圖2所示;獨立按鍵DOOR，當(dāng)門關(guān)上為鍵按下狀態(tài);D1為模擬開鎖燈，當(dāng)密碼正確，按下BE- SURE鍵D1將亮;BUZ1為蜂鳴器報警。當(dāng)程序編寫好并導(dǎo)入到單片機里后，按下圖2最下面的開始按鈕，1602液晶顯示器將提示密碼鎖的運行狀態(tài)，系統(tǒng)開始工作。

　　3.2 開鎖功能

　　當(dāng)電源開啟時，1602液晶顯示W(wǎng)elcome歡迎界面，當(dāng)按下PUT IN鍵后，顯示器顯示PUT IN CODES提示使用者輸入密碼，如圖3所示。幾秒后液晶顯示器上提示將自動消失。此時可輸入正確密碼，且密碼輸入時顯示*而不會將輸入的數(shù)據(jù)顯示出來。當(dāng)輸入密碼完畢后，按下BESURE鍵，如果輸入的密碼正確D1將亮(D1作為開鎖的模擬開關(guān))。若密碼錯誤，可以按下BACK鍵，程序?qū)⑻絣oop(開始界面)，重新輸入密碼，同時輸入次數(shù)將增加一次。當(dāng)3次都輸入錯誤則自動報警，并且輸入密碼的時間必須在規(guī)定的時間完成，否則也會報警。

　　3.3 密碼設(shè)定

　　在密碼輸入正確后，按下SET鍵可對密碼進行重新設(shè)置，液晶顯示器顯示SET CODS。同樣幾秒后提示信息將自動消失，此時開始重設(shè)密碼。在密碼設(shè)定過程中會將設(shè)定的數(shù)字顯示出來，每輸入一位密碼需按下YES鍵確定，當(dāng)設(shè)置的密碼達到6位將自動回到啟動界面。

　　4 結(jié)論

　　(1)成功仿真實現(xiàn)了1602液晶顯示，密碼開鎖，密碼設(shè)置，防止多次試探，報警等功能。

　　(2)采用C語言編寫程序，具有很強的移植性，為系統(tǒng)增減和修改功能帶來了方便。