基于单片机的电子密码锁

作者：马宁 郭月萌

来源：《科学导报·学术》2020年第73期

【摘 要】当今世界，人们越来越注重个人隐私的保护，更在意生命财产安全。所自古以来就是人们深刻研究的工具，既要求能够实现安全可靠又要求轻便简易。所以集安全性与便捷性于一体的电子锁应运而生。电子锁种类繁多，如指纹锁、密码锁、此电子密码锁选取了80C51单片机为核心。通过输入六位密码进行开锁，本设计具有设置密码、修改密码、报警锁定、报警提示等功能。

【关键词】电子密码锁;单片机;安全 引言

电子密码锁不仅能起到安全的作用并且免于用户关于钥匙的困扰。电子密码锁常用于家庭安装，在很多高端社区都可以看到电子门锁的身影。电子密码锁是一种通过密码输入来工作的电子产品。利用内在芯片控制机械开关的闭合，实现开锁、关锁的任务。它的种类繁多，既有仅靠电路实现的结构简单产品，也有核心为芯片的高价位高端产品。电子密码锁大多是以芯片为核心的，在经过人工编程实现密保安全。 1 硬件描述

1.1所需硬件

单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等。 1.2单片机80C51

80C51单片机属于MCS-51系列单片机。该系列单片机由Intel公司开发。8048结构的发展促进了8051单片机的诞生。该系列改进了8048的缺点，增加了如乘、除、减、比较、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。8051属于片内带型单片机，这类芯片在生产过程中将用户的应用代码通过掩模工艺制作到ROM中。应用程序只能由厂家写入，一旦写写入无法修改，适合大量使用。并且它具有低功耗的特点。相对于HMOS器件所消耗的电流更小，并且多了掉电方式和待机方式两种工作方式，这些都是该芯片功耗更低的原因。

（1）时钟电路：单片机的正常工作需要晶振给CPU提供频率支持。晶振频率就是由时钟电路所提供的。单片机有两种时序电路。内部时序电路和外部时序电路。

（2）复位电路：复位电路实现系统的运行和重启，复位时CPU和其他部件处于一个开始状态。当单片机RST引脚处于高电平时，单片机实现复位。复位电路也有两种方式，一个是上电自动复位，一个是按钮手动复位。实现复位后，程序从0000H地址单位开始执行，但不会改变RAM中的内容。 1.3 蜂鸣器报警模块

本文设计的电子锁具有报警装置。当密码输入错误三次以上，蜂鸣器就会发出警报声。蜂鸣器的形式为压电式，三极管处于外接51單片机的p1.7端口处。模块通过电流放大的方式，促使蜂鸣器发出声音，实现报警。[1] 1.4 74LS245

74LS245是常用来驱动LED或者其他的设备的数字芯片。该芯片可以实现双向传输数据，具有双向三态功能。74LS245的作用就是当8051单片机的P0口总线不能负担P0口相应的承载负担时接等总线驱动器，以此来提高单片机的驱动能力。P0口与74LS245输入端相连，E端接地，保证数据线畅通。单片机的P0口的输出经过提高驱动后，输出到数码管显示电路。 2.软件描述 2.1主流程

接电源后，显示器显示“HELLO”字样，此时程序进行初始化阶段。此时利用键盘矩阵输入密码。密码输入后系统会进行扫描键盘，它的目的就是判断密码输入是否正确。若密码正确显示器显示“OPENED”字样表示电子锁被打开，若密码输入错误则显示“ERROR”字样。当密码输入错误三次以上，显示器显示“CODE”表示锁定，无法输入。 2.2 矩阵键盘设计

一组键盘想要使用就需要利用接口与CPU相连接。连接后通过查询接口或者中断CPU就可以确定某个按键是否被按下。想要将键盘和CPU相连就需要利用到单片机的I/O接口。往往系统使用的按键多于单片机I/O口，为了能够更好地利用I/O接口实现多键盘，设计常用矩阵键盘来解决这个问题。矩阵键盘就是将按键设置在行、列线的交点上，行、列分别连接着按键开关的两端。行线处于高电平，列线处于低电平，平时无键按下时，表示没有按键被按下。当行线、列线都处于低点平时，表示有按键被按下。接下来就利用行列扫描法排查出确认按下的按键。明确有按键被按下后，延时10ms消除机械抖动，再次读取行值，如果行线状态发生改变就返回上一步重新判定;如果这条行线状态不变，就进行逐行扫描，分别拉低每一列。把扫描到的行、列值储存在寄存器里。矩阵键盘具体如图2.2。 3仿真与调试 仿真步骤如下：

（1）在KEIL中建立工程文件，并将将提前编写好的程序添加到工程中。 （2）在KEIL中为工程设置选项。 （3）PROTEUS设置。

（4）单片机中添加将可执行文件。打开PROTEUS仿真图，点击单片机器件两次，将KEIL产生的“*.HEX”文件添加到单片机中。

（5）KEIL与PROTEUS连接进行仿真调试。点击PROTEUS的开始仿真按钮即可开始KEIL与PROTEUS的联合仿真图如图3.1 4结语

传统锁在安全方面有很多隐患，提高锁的安全性很有必要。[2]。因此安全所的发展也会受到各界人士的重视，不论是家用还是企业用，安全锁都是保障生命财产安全的一道防线。利用单片机为主要芯片设计的电子密码锁具有使用简单、价格低廉的优点，这也是使它相对于传统锁更具有竞争力的原因之一。虽然此设计只是设计了一款较为简单的电子锁，但是它也是其他更加复杂的密码锁的基础，以此为基础发展更加安全高效的密码锁是未来会更受重视的一项

产品。我对于单片机的学习也是较为浅显的，所以设计的电子锁也略显简陋。虽然实现了基本的安全锁要求，但是仍然存在密码安全性较低的缺点。这只是最简单的安全锁。安全系数远远不能达到所预期的程度，仍然需要更加努力。 参考文献：

[1]张崇铭.基于51单片机电子密码锁的Proteus仿真设计[J].电脑迷，2016（01）：41 [2]李凯丽，樊建强.基于51单片机电子密码锁设计[J].中国新通信，2016（22） （作者单位：1.河北农业大学;2.河北农业大学）