基于STC12C5A60S2單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

　　以深圳宏晶公司STC12C5A60S2為主控芯片，結(jié)合數(shù)碼顯示器、鍵盤(pán)、報(bào)警系統(tǒng)等外圍電路和機(jī)器部分，通過(guò)c語(yǔ)言編寫(xiě)程序，設(shè)計(jì)了一款具有實(shí)現(xiàn)解鎖、修改密碼、報(bào)警等功能的電子密碼鎖，具有低功耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全和安全穩(wěn)定等特點(diǎn)。

　　1、引言

　　以往個(gè)人資料的保存，部門(mén)文件檔案多用機(jī)械鎖，一把鑰匙一把鎖，需要攜帶多把鑰匙，使用不方便。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)安全防范以及安全防盜的要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的機(jī)械式鑰匙由于安全性能差、攜帶、使用不便等缺點(diǎn)，已不能滿足人們的日常需求。機(jī)械鎖的這些弊端為一種新型的鎖——電子密碼鎖，提供了很大的發(fā)展空間。電子密碼鎖是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、數(shù)字密碼技術(shù)為一體的機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品，具有安全性高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　伴隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的問(wèn)世，繼而出現(xiàn)了許多帶微處理器的電子密碼鎖，強(qiáng)有效地突破了機(jī)械式鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖在技術(shù)和性能上都有了很大的提高，而且還具有操作簡(jiǎn)單、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，從而使電子密碼鎖成為市場(chǎng)上主流產(chǎn)品。

　　基于以上思路，本產(chǎn)品采用宏晶科技公司的STC12C5A60S2單片機(jī)設(shè)計(jì)一款電子密碼鎖，主要具有以下功能：可以設(shè)置最多20位密碼，密碼通過(guò)鍵盤(pán)導(dǎo)入，數(shù)碼管顯示提示，并且用戶可以自行修改設(shè)定密碼;該密碼通過(guò)程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)STC12C5A60S2的Flash存儲(chǔ)區(qū)，有效防止電子密碼鎖掉電丟失密碼的情況，從而加強(qiáng)了密碼鎖的安全性，此外，該電子鎖還有三次密碼錯(cuò)誤報(bào)警和鎖定的功能。

　　2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本設(shè)計(jì)的電子密碼鎖系統(tǒng)主要包括STC12C5A6S2單片機(jī)、報(bào)警電路、矩陣鍵盤(pán)、顯示電路等。電路主要組成如圖1所示。

　　圖1系統(tǒng)組成圖

　　3、硬件電路設(shè)計(jì)

　　3.1 STC12C5A6S2單片機(jī)

　　設(shè)計(jì)的電子密碼鎖是以單片機(jī)STC12C5A6S2為核心，STC12C5A6S2是一種帶有60K的flash程序存儲(chǔ)區(qū)和1280B的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)區(qū)、高性能微處理器，高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的增強(qiáng)型8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8~12倍。STC12C5A6S2具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，60K片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，1280字節(jié)的靜態(tài)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，P0、P1、P2、P3四個(gè)I/O口、個(gè)16位定時(shí)器，ISP/IAP，無(wú)需專用仿真器可通過(guò)串口直接下載用戶程序，數(shù)秒退即可完成一片，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體12M以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K電阻到地），外部檢測(cè)電路［4］。

　　3.2鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)

　　本產(chǎn)品采用鍵盤(pán)控制電路，原理如圖2所示。每條水平線與垂直線交叉處通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)連通，利用該行列式矩陣結(jié)構(gòu)需要4條行線和3條列線，組成3×4個(gè)按鍵的鍵盤(pán)。圖中行線所接的半時(shí)片機(jī)4個(gè)接口作為輸出端，其它3個(gè)接口作為輸入端，當(dāng)按鍵按下時(shí)輸入線的輸出端為低電平，如果沒(méi)有按鍵按下，所有輸入端都是高電平，代表沒(méi)有鍵按下。

　　圖2 3×4矩陣鍵盤(pán)原理

　　3.3顯示電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采LM016L液晶模塊通過(guò)在單片機(jī)的P0端的I/O端口，通過(guò)CGROM的8位字符碼生成5×7點(diǎn)陣字符160種和5×10點(diǎn)陣字符32種，8位字符編碼和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)密碼鎖的顯示功能，從P0口輸出的信號(hào)送達(dá)到移位寄存器，在移位脈沖的作用下，使輸入數(shù)據(jù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)密碼動(dòng)態(tài)顯示輸入。

　　3.4電路控制機(jī)器部分

　　如圖3所示，Q1三極管基極電流通過(guò)三極管放大電路放大電流驅(qū)動(dòng)電磁繼電器工作，使之成為物理鎖開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)小電流電路控制大電流電路，完成電子密碼鎖開(kāi)關(guān)功能。

　　圖3電路控制機(jī)器部分

　　4、軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的軟件部分以C51單片機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)，包括主程序和子程序設(shè)計(jì)，其中主程序完成主要的信息交互和邏輯功能，功能的具體實(shí)現(xiàn)由子程序完成，主程序調(diào)用子程序完成所有功能［6］，程序功能有：系統(tǒng)提示、鍵盤(pán)輸入、密碼判斷、三次錯(cuò)誤后警報(bào)功能，以及完成密碼驗(yàn)證后驅(qū)動(dòng)機(jī)器部分實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖。其程序流程圖如圖4所示。

　　圖4程序流程圖