一种基于单片机的电子密码锁设计

曾晗 王赛 刘元浩

【摘 要】本文设计了一种基于单片机的电子密码锁。该密码锁以AT89C52为核心，采用LCD显示和EEPROM存储密码，通过矩阵键盘输入密码来解锁，实现了密码开锁、修改密码、多次输入错误锁定并报警等基本功能，并用Proteus进行仿真，验证其功能，具有成本低、易用性好等特点。

【关键词】电子密码锁；矩阵键盘；单片机；LCD

随着技术的快速发展，各式各样高科技产品层出不穷，使人们的生活变得愈加智能和便捷，锁具也逐渐从传统的机械锁逐步向电子密码锁转变。但目前市场上机械锁仍占有大量比例，且质量参差不齐，大部分锁的安全性不是很高；而用户一旦忘记携带钥匙，便无法开锁，十分不便。电子密码锁在提高安全性的同时，能通过密码、指纹等多种方式进行开锁，大大提高了便捷性，是未来锁具的发展方向。本文的电子密码锁基于单片机进行设计，实现密码开锁、修改密码、多次输入错误锁定并报警等基本功能，具有成本低、易用性好等特点。

1.总体设计方案

本设计由AT89C52单片机、LCD显示屏、4×4矩阵键盘、EEPROM、蜂鸣器等部分组成，其中AT89C52单片机为核心控制元件。当通过键盘输入密码时，单片机将密码与预先存储在EEPROM中的密码进行比对，若相同则通过开锁驱动模块控制锁具开锁，若错误则通过LCD显示屏提示并要求重新输入密码，多次输入错误则锁定系统并报警。

2.电路设计

2.1 LCD显示电路

LCD显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。

本次设计采用的字符型液晶模塊LM016L能够同时显示16×2即32个字符（16列2行），采用标准的14脚接口。D0～D7为8位双向数据线，与AT89C52的P0.0-P0.7口连接，传输显示字符。RS、RW和使能端E端分别与P3.0-P3.2口连接，控制显示字符的输出。

2.2 锁芯驱动电路

用继电器来控制门锁的开关，采用一个小功率三极管来构成驱动电路，由P1.1口来控制三极管的导通和关断，从而达到控制门锁的目的。

2.3 EEPROM电路

EEPROM是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，可通过高于普通电压的作用来擦除和重写，用于存储密码。芯片的SCK和SDA分别与P3.6、P3.7口连接，用于密码的读取和写入，每次输入时从EEPROM读出密码进行密码核对，修改密码时又可以重新写入新密码。

2.4 键盘电路

键盘电路采用4×4矩阵式键盘，4条行线和4条列线通过一个按键连通，分别连接AT89C52的P2.0-P2.7口。键盘上0-9键用于密码的输入，此外设置有退格、确认、退出和修改密码四个功能键。

2.5 报警电路

报警电路包含LED灯和蜂鸣器，采用小功率三极管构成驱动电路，P1.0口来控制三极管的导通和关断，从而达到控制蜂鸣器的目的。P1.2口连接LED灯控制灯的开断。

3.软件设计

软件系统主要包含下列部分：

主程序：负责系统初始化和调用各子程序，控制整个系统的工作流程，实现密码的核对和修改、控制门锁的开关等功能。开锁流程图如图3所示。

LCD显示子程序：实现LCD的初始化和显示。

键盘扫描子程序：包括消除键盘抖动、检测键盘是否按下和弹起以及返回用户按下的键盘所对应的键盘号。

读写EEPROM子程序：实现EEPROM中数据的读出和写入。

4.系统仿真

采用Proteus软件对设计进行仿真。将HEX文件导入AT89C52中验证是否满足设计要求。

（1）密码输入正确后开锁。系统启动后LCD屏提示输入密码，键盘输入密码后，按确定键，屏幕显示密码正确，锁芯驱动电路控制门锁打开，如图4所示。

（2）密码多次错误后锁定。输入错误密码后，屏幕显示密码错误，然后自动清除密码，提示重新输入，此时可再次输入密码。 当错误输入超过3次，系统锁定并启动蜂鸣器进行报警。

（3）修改密码。按修改密码功能键，进入密码修改模式。按照屏幕提示首先通过键盘输入原密码，若密码错误，则按照（2）的流程进行；若密码正确，则进入密码修改流程。按照屏幕提示两次输入新密码，若两次输入一致则密码修改成功，若两次输入不一致则提示重新输入。

5.结语

电子密码锁是未来锁具的发展方向，具有较大的市场前景。本设计实现了密码开锁、修改密码、多次输入错误锁定并报警等电子密码锁的基本功能，具有成本低、易用性好等特点，但在智能和人性化上还有很大的提升空间，例如加入指纹识别模块通过指纹解锁、加入蓝牙或WiFi模块通过手机实现无线连接和控制，使电子密码锁的使用更加智能和便捷。

【参考文献】

[1]金桂，向国梁.基于C语言STC89C52单片机电子密码锁的设计与仿真[J].现代电子技术，2010，33（19）：176-178+182.

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