基于单片机的电子密码锁设计

邵阳学院信息工程系 林 欢 许建明 陈炯明



基于单片机的电子密码锁设计

邵阳学院信息工程系 林 欢 许建明 陈炯明

【摘要】本文采用PIC16F877A单片机作为控制核心，实现了智能的电子密码锁电路系统。对硬件工作原理进行详细的阐述，在软件和硬件的结合下，经过实验的测试和验证，本系统具有软硬件系统设计简单、成本低、可靠性高、容易操作、开发简单等特点。在家庭、公司或重要场合的保险箱或档案箱等产品进行研制具有广泛的应用价值，因此电子密码锁具有重要的研究意义。

【关键词】密码锁；单片机；LCD显示

1　系统工作原理

本电子密码锁用4×4键盘作为输入设备， 微控制器PIC16F877A作为主控制芯片，利用单片机程序来实现输入密码的正确与否进行判断是否需要开锁。采用ML016L型液晶显示器来显示系统的状态。为了操作方面采用蜂鸣器发声提示作为键盘按键是否按下提醒，达到人性化的设计效果。密码设置后保存在存储器中，当输入密码正确开锁电路自动进行锁具开启，如果输入密码不正确会提示报警音；当三次输入都不正确，键盘就会被锁死，不能再输入密码，这样就能够起到安全保护财产的措施。

图1　系统方框图

2　系统硬件设计

2.1 主控单片机

本设计采用PIC16F877A单片机为主控芯片，它是一种集性能优良、功耗较低等诸多优点的8位CMOS工艺微控制器，内部具有可在系统编程的Flash。由于内部具有CPU 和Flash部件，使得PIC16F877A微控制器能够在各种智能控制系统或电路中得到广泛的应用。

2.2键盘电路

在生活中，有很多具有密码锁的产品，一般设置密码的按键比较少，所以安全性和保密性不是很高。而本设计的电子密码锁，为了提高密码的复杂度及设置密码的方便，采用了行列式键盘。单片机系统中的键盘经常要考虑键盘抖动问题，通常采用延时的方法实现软件去抖，经两次判断键盘确实有按键按下才确定有按键按下。按键一旦被确认按下的话，下一步的任务就是要通过程序判断确定是哪一个键被按下，判定按键按下常用的方法主要是：逐行扫描法、速度较快的线反转法。本设计采用逐行扫描法，判定键盘中有没有按键被按下，先是向键盘的行线输出信号为全高电平，列线全部给低电平，无键按下时行线应该全为高电平。假设某一个键被按下，就会相应的一根行线被拉成低电位，这样行线上就不是输出全1。下一步就是判别键盘中哪个按键被按下，采用的方法是：按秩序一位一位给列信号送低电平，如果这列线对应的行线全部都为高电平，说明被按下的键不在这列中；如果不是全部高电平，说明这一列有一个键是被按下了，相应哪一行有低电平就是对应相交叉的那个按键按下，再通过程序计算键值就可以进行下一步工作。

2.3 开锁电路

在实验中采用LED发光二极管来表示电磁锁。LED发光二极管点亮表示电磁锁处于开锁状态。开锁装置用继电器模拟，继电器的驱动受到微控制器的控制，当键盘输入密码正确时继电器动作，LED发光二极管点亮表示处于开锁状态，否则LED不发光，继电器也不动作，表示密码不正确，锁没有被打开。具体电路如图2所示。

图2　开锁电路

3　程序设计

本系统包含主程序和子程序模块两部分。主程序模块进行一些初始化，子程序主要完成显示、键盘扫描、键值计算、开锁、显示等功能。电子密码锁实现的步骤是从LCD显示器的提示“开始输入密码”开始，通过行列式键盘输入密码，按下密码确认键，系统进行处理判断密码是否正确，并分析与作出是否开锁的处理。

4　结束语

本设计是采用单片机控制器实现了电子密码锁的功能，可以完成密码的设置、开锁、状态显示、报警等功能，具有智能化控制，操作方便，成本低廉，具有较好的应用价值。

参考文献

［1］江世明，许建明，朱群峰，申寿云.单片机原理及应用［M］.上海：上海交通大学出版社，2013.

［2］郁有文，常健等.传感器原理及工程应用（第三版）［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2009.

［3］沙占友，王彦朋，孟志永.单片机外围电路设计［M］.电子工业出版社，2003.

作者简介：

林欢（1994—），男，四川三台人，大学本科，现就读于邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业。

通信作者：

许建明（1977—），男，湖南武冈人，硕士，副教授，主要从事电子技术研究。