塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 王甜甜 劉友權(quán) 劉 川 賈東方 車(chē)虎軍 李曉勤

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基于單片機(jī)的多功能智能密碼鎖的設(shè)計(jì)研究

塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 王甜甜 劉友權(quán) 劉 川 賈東方 車(chē)虎軍 李曉勤

【摘要】多功能智能密碼鎖采用STC90C51單片機(jī)作為控制芯片，并結(jié)合相關(guān)的矩陣鍵盤(pán)輸入、LCD1602液晶顯示、ISD1820單段語(yǔ)音錄放、蜂鳴器報(bào)警、以及繼電器驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖等外圍電路，設(shè)計(jì)了一款具有防試探按鍵輸入、智能控制上鎖和開(kāi)鎖、報(bào)警提示、更改開(kāi)鎖密碼、電子門(mén)鈴、語(yǔ)音留言等多種功能的家用智能密碼鎖控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)的主程序使用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，系統(tǒng)功能穩(wěn)定可靠，邏輯設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)且保密性強(qiáng)，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)老式機(jī)械鎖，具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】多功能；語(yǔ)音留言；單片機(jī)；電子門(mén)；鈴密碼鎖

0　引言

隨著科技的快速進(jìn)步與社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展，人們的生活水平的日益提高，家庭里的貴重物品也越來(lái)越多，各類(lèi)鎖的安全性與實(shí)用性也變得尤其重要，因傳統(tǒng)的機(jī)械型鎖的構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，安全性能和實(shí)用性比較低，則無(wú)法滿(mǎn)足人們各方面的需要。該設(shè)計(jì)從安全實(shí)用且多功能的角度出發(fā)，電路設(shè)計(jì)具有防試探按鍵輸入、智能控制上鎖、開(kāi)鎖、報(bào)警、修改密碼、電子門(mén)鈴、語(yǔ)音留言等多種功能；其次，該裝置使用多位密碼設(shè)置，具有保密性強(qiáng)、靈活性高的優(yōu)點(diǎn)。

1　材料與研究過(guò)程

1.1材料、功能與研究對(duì)象

主要材料：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C51、矩陣鍵盤(pán)輸入、LCD液晶顯示屏顯示。

主要功能：用C語(yǔ)言編寫(xiě)主控芯片的控制程序，對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，具有防試探按鍵輸入、留言、智能控制上鎖、開(kāi)鎖、報(bào)警、修改密碼等多種功能。

實(shí)驗(yàn)對(duì)象：以傳統(tǒng)智能密碼鎖作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，并進(jìn)行深入的研究與設(shè)計(jì)。

1.2實(shí)驗(yàn)研究流程（見(jiàn)圖1）

圖1

2　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

2.1裝置的組成與簡(jiǎn)要介紹

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、LCD顯示屏、18個(gè)左右的獨(dú)立按鍵（0-9：用于數(shù)字輸入。輸入：輸入密碼。確認(rèn)：輸入完成。停駐/關(guān)閉：用于在開(kāi)鎖后長(zhǎng)時(shí)間停止上鎖，和快速關(guān)鎖。改密：用于修改密碼。刪除：用于在輸入數(shù)字的時(shí)候刪除前一位數(shù)據(jù)。退出：退出當(dāng)前狀態(tài)回到初始界面。門(mén)鈴按鍵：做電子門(mén)鈴用。開(kāi)門(mén)按鍵：室內(nèi)給到訪者開(kāi)門(mén)。）、蜂鳴器報(bào)警電路、繼電器開(kāi)鎖電路等構(gòu)成。

2.2實(shí)驗(yàn)實(shí)例列舉

當(dāng)系統(tǒng)通電后顯示屏顯示Intelligent lock 智能鎖.按下‘輸入’開(kāi)始輸入六位密碼，初始密碼“123123”輸入完成后按‘確認(rèn)’。如果密碼錯(cuò)誤，顯示Entry Error數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤，稍等片刻即可重新輸入，累計(jì)按3次錯(cuò)碼鍵，將產(chǎn)生2分鐘報(bào)警。如果輸入正確密碼顯示Entry OK數(shù)據(jù)輸入正確，并開(kāi)鎖，回到初始界面，等待十秒左右自動(dòng)關(guān)閉，在此期間可以按下‘停駐/關(guān)閉’即可停止關(guān)閉，再按下就會(huì)立即關(guān)閉。在開(kāi)鎖之后如果需要修改密碼需使用‘停駐/關(guān)閉’即可停止關(guān)閉，然后需按下‘改密’，進(jìn)入修改密碼界面，同上如果累計(jì)按3次錯(cuò)碼鍵，同樣產(chǎn)生2分鐘報(bào)警。輸入正確密碼即可改密碼，再輸入兩次一樣的密碼之后就會(huì)保存到存儲(chǔ)器里面，‘在按下停駐/關(guān)閉’即可立即關(guān)閉，并回到待機(jī)界面。當(dāng)按下門(mén)鈴按鍵時(shí)開(kāi)啟電子門(mén)鈴功能；如果主人不在，門(mén)鈴響3次后，會(huì)提示來(lái)訪客，如果主人按下開(kāi)門(mén)按鍵則智能鎖被打開(kāi)。

3　系統(tǒng)工作流程（見(jiàn)圖2）

圖2

4　研究結(jié)果分析

4.1多功能智能密碼鎖研究分析

隨著電子產(chǎn)品智能化和微型化的快速發(fā)展，單片機(jī)慢慢成為了產(chǎn)品研制和開(kāi)發(fā)中首選的控制器，但是在單片機(jī)產(chǎn)生以前，使用復(fù)雜的模擬電路智能密碼鎖也能做，然而這樣的產(chǎn)品體積較大且成本高，由于長(zhǎng)期使用元器件老化現(xiàn)象加劇，其控制的精度自然也會(huì)下降。在單片機(jī)產(chǎn)生后，只需要在單片機(jī)外圍接簡(jiǎn)單的外圍電路，核心部分只是由人為的寫(xiě)入程序來(lái)完成。這樣電子產(chǎn)品的體積變小，成本也降低了，即使長(zhǎng)期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到，且其程序容易升級(jí)改善。而且裝置編碼量多，保密性好，從而提高了密碼鎖的安全系數(shù)，所以多功能智能密碼鎖可以被廣泛應(yīng)用。

4.2多功能智能密碼鎖的優(yōu)越之處

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：(1)系統(tǒng)使用單片機(jī)作為控制芯片，它所具有強(qiáng)大的功能能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制完成密碼的輸入、判斷和比較從而執(zhí)行相應(yīng)的開(kāi)鎖顯示或報(bào)警等功能。(2)使用用戶(hù)可以隨時(shí)更改密碼，密碼可變，同時(shí)可避免因人員的更替而使鎖的隱密級(jí)下降。(3)能防止試探性輸入密碼開(kāi)鎖，隨機(jī)開(kāi)鎖成功率幾乎為零。(4)無(wú)活動(dòng)零件，不會(huì)磨損，壽命長(zhǎng)。(5)使用靈活性好，避免必須佩帶鑰匙才能開(kāi)鎖的弊端。(6)操作簡(jiǎn)單易行，適合各個(gè)年齡段的用戶(hù)。(7)增加門(mén)鈴功能，如果到訪者不知密碼可以通過(guò)按鈕使房?jī)?nèi)蜂鳴器發(fā)聲，從而提醒主任有人到訪。響3次后，會(huì)提示來(lái)訪客，如果主人按下開(kāi)門(mén)按鍵則智能鎖被打開(kāi)。

5　總結(jié)

經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：該密碼控制報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法合理，成本低且安全性高，容易系統(tǒng)升級(jí)。裝置符合多種場(chǎng)合以及多功能的用鎖要求，此裝置可以在日常生活和現(xiàn)代辦公、住宅房以及辦公室的安全防范、文件檔案和財(cái)務(wù)報(bào)表以及個(gè)人資料的保存等多種場(chǎng)合使用，大大提高了物資的安全性，所以此智能密碼鎖可以被廣泛應(yīng)用，具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值。

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李曉勤（通訊作者），塔里木大學(xué)機(jī)電學(xué)院教授，研究方向?yàn)槠?chē)電子物理工程 車(chē)輛工程與地面系統(tǒng)。

作者簡(jiǎn)介：