电子密码锁详细介绍

电子密码锁的开发流程

背景：自己和两个同学一起组队参加这次校级的电子设计大赛。

学习时间：2012年3月下旬至5月中旬比赛时间：5月13日-5月18日

项目名称：基于可保存的51单片机电子密码锁设计

设计原理和大致思路：本设计是基于STC89C52单片机为控制核心的密码锁设计方案，通过综合布局，结合部分外围电路，如矩阵键盘、LCD显示、报警、掉电存储等，实现密码的输入和修改、键盘的锁定、信息的显示、系统报警、开锁和闭锁等功能。在设计中，利用识别密码是否正确来开锁或报警，通过串行存储器AT24C02来实现密码的修改和存储。

一、功能细化设计

(1)能够从键盘中输入密码，并相应地在显示器上显示‘*’；

(2)能够判断密码是否正确，正确则开锁，错误则输出相应信息；

(3)能够实现密码的修改；

(4)断电或者单片机复位后能够保存之前的操作，比如密码的修改；

(5)在操作错误达到一定次数后能够报警；

(6)在一定时间内没有任何按键操作则关闭显示器，并锁定键盘，禁止键盘

输入（单片机复位后锁定取消）；

(7)设置一个备用密码。为了防止用户忘记密码而开不了锁，应该在经常使

用的密码外再设置一个备用密码以防万一。

根据以上分析，本次电子密码锁设计的主要重点是以下几个部分：4x4矩阵键盘设计、LCD信息显示、密码的掉电存储和密码的比较和处理。当然，除了这几个部分外还有定时器/计数器计时中断和报警等功能模块。如图1-1所示。

图1-1 系统总体设计结构图

二、具体执行

说明一：每一部分都是先用Proteus 仿真之后进行的，下面是一些重要设计部分的Proteus仿真图展示。

2.1 矩阵键盘设计

一组键或者一个键盘，需要通过接口电路和CPU相连接，CPU可以采用查询接口或者中断的方式了解有没有键被按下，并检查是哪个键被按下。无论是查询方式还是中断方式都要用到单片机的I/O口。由于单片机I/O口较少的

原因，当系统中需要用到较多按键时，为了能够更合理更有效地利用单片机的I/O口，一般采用矩阵键盘的方式来实现多按键的功能。

图3-4是4x4矩阵键盘在PROTEUS中仿真图。

图2-1 4x4矩阵键盘

矩阵键盘又叫做行列式键盘。行列式键盘的硬件结构比较简单，由行输出口和列输出口构成行列式键盘，按键设置在行、列交点上。图3-4中，P1.0～P1.3是行输出口，P1.4～P1.7是列输出口。行输出口和列输出口不相交，只有当键被按下时相应的行和列才能相连。如此，只要检测行和列是否相连就可以知道是否有键按下。

当确定有键被按下时，通过逐行扫描，读出I/O口的值可以知道哪一行的值被改变了，被改变了的行即是被按下的按键所在行。同时，由于每个键都有它的行值和列值，行值和列值得组合就是这个按键的编码，当算法一定时，每个按键的编码是固定的，且各个按键的编码互不相同，所有通过读

I/O的值还能具体知道是哪一个键被按下，这样就实现了键盘的识别。

2.2 LCD液晶显示

在单片机应用系统中，常用的显示设备有单个发光二极管、八段LED显示器、液晶显示器（LCD）、屏幕显示器（CRT）等。在本次设计中，基于设计所要

实现的功能和节约成本等实际情况，我采用LCD1602作为本次设计的显示器。

由于LCD要正常工作必须提供足够的电流，因此在实际应用为了保证显

示器能够正常工作，应在数据端口接一上拉电阻。图3-5中RP1同时还是P0

口的上拉电阻。

图2-2 LCD模块仿真图

2.3硬件综合设计

根据电路原理，在PROTEUS中画出各功能模块的仿真图，各个功能模

块验证正确后，将所有模块集合到一个电路设计图中，画出具有所有功能的

总体硬件仿真图。

图2-3 基于单片机的电子密码锁设计仿真图

待程序编写好后，将KEIL和PROTEUS联调，观察此电路设计图可以知道各个功能模块和器件的工作情况。届时，根据实际情况可以适当修改电路图或者程序，以达到设计的目的。

附录设计实物图

附图1 实物正面图

附图2 实物反面图

说明2：由于之前自学的不系统，很多问题解决不了，在指导老师和队员的一点一点努力下，项目正常进行（所以花费的时间有点长），在比赛期间，真正的时间是四天三夜（最后推迟一天交上去的）；

说明3：自己在这次比赛中负责部分代码（掉电存储和液晶显示部分）、焊接调试及编辑报告；

说明4：时间紧张，很多地方不完善之处，还望老师见谅，谢谢；

说明5：有关Linux底层应用开发(kernels的配置、文件系统的制作，QT应用程序的开发)，成型作品是多功能计算器；在我展示作品时，已做成PPT，请老师审核；