基于单片机与串行通信的电子密码锁设计

董泽伟

【摘 要】计算机技术和电子信息技术的迅猛发展促进了电子密码锁的更新换代，这也使基于单片机和串行通信技术的电子密码锁得到了广阔的发展空间。本文阐述了基于单片机和串行通信技术的电子密码锁具备的基本功能，并分析了其设计要点以及密码锁系统的研发，为我国电子密码锁的理论研究提供了一些参考资料。

【关键词】单片机与串行通信；电子密码锁；设计

新型电子密码锁是以计算机互联网技术和智能化管理技术等高新技术为基础，其设计上十分精巧，构造也比较合理，相比于传统密码锁其在安全性能和防盗设计方面优势比较明显。基于单片机和串行通信的电子化密码锁比一般的密码锁功能更加全面、系统更加完备、安全防盗性能也更高，是具有广泛应用前景的新型密码锁。

一、基于单片机和串行通信的电子密码锁具备的基本功能

基于单片机和串行通信的电子密码锁在设计上体现了有多样性、实用性的使用功能，其在计算机网络技术与智能化、自动化技术的驱动下正在逐渐拓展应用范围和革新设计技术。基于单片机和串行通信的电子密码锁可以实现与智能化中央监控系统、实时监控系统的有效连接，其以高度集成的模块、直观简易的构造、便捷的使用性能和较高的安全可靠性等功能特性实现了自动化、智能化的人机交互过程，也融入了智能判定技术和信号提取技术，革新了密码锁的应用技术。这种类型的电子密码锁不仅可以实现一般电子密码锁所具有的全部功能，还引入了新型嵌入技术，减少了繁琐复杂的密码锁元件，提高了电子锁硬件的性能和运行效果，实现了电子密码的动态管理。此外，这种密码锁也具有一定的拓展功能，随着自动化技術、信息通信技术和智能化技术的创新发展，这种密码锁会在技术层面、设计层面和系统开发层面不断创新发展，以适应日益复杂的社会需求。

二、基于单片机和串行通信的电子密码锁的设计要点

（一）总体的结构设计

电子密码锁的总体结构使用主从式与总线型的网络拓扑式结构。键盘方面使用了4×3的矩阵排列，主控芯片为ATMEL89C52，键盘按键为机械式的开关结构且按键都有独立的功能。单片机可以实现密码的上传与传输，上位机起到数据处理和分析的作用，并依附于信息化的数据库。结果融入了异步的串行方式，提高了传输效率与距离，且具有操作简便、灵活性高、可靠性强的特点。

（二）关键元件的设计

此类型电子锁的核心关键是单片机，其具有较好的实用性能且节能效果明显。通信串行的接口设置为两个，中断级要相应设置为两个。

（三）通信协议的拓展

总线的控制器使用了单片机，接口电路则进行了异步的串行通信处理，能够提高数据传输的有效性和双向命令的传输效率。采用两层的通信协议，并保证每层协议各自独立，系统结构相对简单明了，通信的双方借助于专用接口对单片机进行输出。

三、电子密码锁的系统开发

（一）核心的处理模块

电子密码锁中最关键的一个模块就是核心处理的模块，其不仅可以对其它各个模块进行有序地调度安排，还能对密码的信息数据进行有效处理。这个模块的基本结构涵盖了存储器、单片机和现实的电路等，单片机作为核心处理模块的中心结构，其根本任务就是配合软件系统来完成各种信息数据的记录、分析、处理以及核对密码核等工作[1]。

（二）人机交互的模块开发

电子密码锁的键盘按键在排列上为行列交叉的模式，行线则使用了低电平的触发，并根据通信过程的实际情况和信息数据来展开列线写入，并判定按键的实际使用状态。电路选择的主要显示元件为SM1602A型的显示屏，其通电是具有小电流和小背光电流的特点，这就能保证其与单片机直接进行有效的通信连接，并可以显示出两行字符，也可以与单片机进行有效的信息传递和信息互相接受[2]。

（三）软件系统的设计开发

在设计密码锁时，需要根据相应的安全设计规则对密码锁的软件系统进行预先的设计和开发，以保证电子密码锁能够保持良好的实用性能和安全性能。软件系统的需要编写各种的开发程序。此外，还要对电子锁的密码进行加密程序的设计与开发。可以通过二级的加密算法来对电子锁的密码进行各种形式的加密处理，并判断当前已经输入系统的密码，如果密码与系统设定密码可以相匹配，那么密码锁就会自动打开，而如果输入的密码与系统设定密码不符合，密码锁则会发出相应的语音提示，要求重新进行一次密码输入，如果密码错误连续出现三次，密码是则会自行锁住，并开启报警系统，这就将软件系统和密码锁的功能良好的结合了起来[3]。

四、结束语

基于单片机和串行通信的电子密码锁已经越来越多地被应用到人们生活的各个方面之中，且体现出了良好的实用性、安全性和智能性。这种具有高度集成化、高新智能化和信息网络化的密码锁会在科技进步的驱动下不断完善硬件系统、软件系统和安全性能，从而获得更好的应用前景。

【参考文献】

[1]黄永东.PLC与单片机之间的串行通信及技术应用分析[J].电子制作，2018（z2）.

[2]肖鹏，屈盼让，孙少华，等.基于FPGA的异步串行通信波特率容错设计[J].电子测试，2018（7）.

[3]徐万明，杨敏，杨思阳，等.基于单片机的多功能电子密码锁设计[J].信息通信，2018（4）.