采用AT89C51的电子密码锁的设计

　　摘要：设计了一种以单片机AT89C51为核心的电子密码锁，从硬件和软件两方面详细介绍了电子密码锁的设计方法，Proteus软件仿真结果表明，该电子密码锁的设计达到了预期的目标，具有密码正确开锁、错误报警以及密码重置等功能。

　　引言

　　在日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要采用弹子锁，其钥匙容易丢失;保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。针对这些锁具的缺陷，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。电子密码锁的设计方案有多种，可以采用数字电路或单片机控制方案。前者是基于硬件平台，电路升级时需要更换元器件，麻烦且增加成本。以单片机为核心的设计方案，可以利用灵活的编程设计升级相关功能，扩大应用面，降低成本。文中以单片机AT89C51为核心设计了一种可多次更改设置密码，并在密码输入错误次数超过3次时能自动报警并锁定键盘的电子密码锁。

　　总体设计

　　设计需求

　　设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开，密码可由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时需要二次确认，以防止误操作。

　　具有报警和键盘锁定功能。密码输入错误时数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。

　　设计原理

　　用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，单片机将用户输入的密码与预先保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确。单片机相关引脚产生高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁或者报警。

　　硬件设计

　　根据设计需求，硬件设计主要包括以下几个模块：键盘输入模块、数码管显示模块、报警模块、密码存储模块、电源模块等。相应的硬件设计原理框图如图1所示。

　　键盘输入模块

　　本设计中共设置了16个按键，包括数字键0～9，以及功能键确认、清除等。在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。本设计中采用了4*3的矩阵键盘，如图2所示。

　　在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，AT89C51一个端口(如P3口)就可以构成4*4=16个按键，与直接将P3端口接单个按键相比，键盘数目多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键(9键)。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。

　　数码管显示模块

　　显示模块采用常见的七段数码管实现。数码管的八个段码输入端由AT89C51的P0口控制，八个位码输入端由AT89C51的P2口控制。数码管控制电路如图3所示。