基于单片机的多功能电子锁

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基于ＡＴ８９Ｃ２０５１的多功能电子密码锁

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（１．河北省石油化工建设工程质量监督站０５００５７：２．军械工程学院电气信息系０５００００）

【摘要】本文介绍了一种以单片机ＡＴ８９Ｃ２０５１为核心的安全密码锁的设计过程，在保证电子密码锁安全性的同时降低了成本，使电子密码锁在人们的日常生活

中更容易普及。

【关键词】电子密码锁单片机控制电路板执行机构；

中图分类号：ＴＰ

文献标识码：Ａ文章编号：１００９－９１４Ｘ（２００９）０６（ｂ）－０２３０－０２

一引育

随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问题。人们对锁具的要求越来越高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便、价格合理。电子密码锁由于引入了智能化管理、专家分析系统等，因而与机械锁相比具有更高的安全性和可靠性，应用更加广泛。目前美国制造的电子密码锁在某些高级宾馆已开始使用，效果颇佳，但由于价格较高（价格为６０００～８０００元／付）难以普及。

本文设计出一种高可靠性，低成本的多功能电子密码锁，其具有按键有效指示、输入错误指示、解码有效指示、控制开锁电平、定时中断、控制报警、停电不丢失密码、而且可在意外泄密的情况下及时修改密码等功能。该多功能电子密码锁由控制电路板和执行机构两部分组成，前者成本约为１５０～２００元／付，后者成本约为４０元／付，二者的综合成本约为２００～３００元／付，使制造成本大大降低，便于普及，方便人们的生活需要。

二电子密码馈的组成及工作原理

多功能电子密码锁系统由直流稳压电源、控制电路、时钟电路、开锁电路、报警电路及指示电路等６部分组成。

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图１

电子密码锁结构框图

图２

ＡＴ８９Ｃ２０５１引脚图

它利用ＡＴ８９Ｃ２０５１的ＰＩ．０～Ｐ１．’６口组成３×４键盘，其它Ｉ／Ｏ用于其它的控制功能。键盘扫描所用引脚Ｐ１．Ｏ～Ｐ１．６，其中Ｐ１．４～Ｐ１．６这三条引脚用于输出扫描信号，Ｐ１．Ｏ～Ｐ１．３这四条引脚用于检测按键的状态。Ｐ１．Ｏ～Ｐ１．６的状态组成的键码以及对应按键如表ｉ所示。

如ＰＩ．６～Ｐ１．４输出“０１１”，再根据Ｐ１．３～Ｐ１．０的不同状态判别按下了８…９在程序执行中，是先判别ＰＩ．６～Ｐ１．４的状态，再判别Ｐ１．３～Ｐ１．０的状态。例

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这四个键中的哪一个键；如果Ｐ１．６～Ｐ１．４输出“１０１”，再根据Ｐ１．３～Ｐ１．０的不同状态判别按下了４…５６

７这四个键中的哪一个键；如果Ｐ１．６～Ｐ１．４输出

“１ｌＯ”，

再根据Ｐ１．３～Ｐｌ＿０的不同状态判别按下了０、ｉ、２、３这四个键中的哪一

个键。ＬＯＣＫ信号控制引脚Ｐ３．０、Ｐ３．２、Ｐ３．５，当输入的键码正确时则在各引脚输出相应的控制电平使锁打开，并且在９０秒之后自动停止信号输出。报警电平ＡＬＡＲＭ通过引脚Ｐ３．１输出。有效按键指示ＥＦＦＩ信号通过引脚Ｐ３．３．输出。错误输入警告ｗＡＲＮ信号通过引脚Ｐ３．４输出。另外，ＣＬＯＣＫ信号接相应晶体振荡器的引脚ＸＴＡＬｌ和ＸＴＡＬ２。引脚１接复位信号。

表１电子密码锁的键码

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Ｉ科技博览

万方数据

三硬件设计（一）键盘设计

智能密码锁控制器共１２个按键，包括Ｏ～９共１０个数字键和２个字母键“Ａ”和“Ｂ”。该键盘采用３×４行列形式，由ＡＴ８９Ｃ２０５１的Ｐ１口的高、低字节构成，Ｐ１口的Ｉ／Ｏ口线组成行、列结构，按键设置在行列的交叉点上，键盘的列线与Ｐ１口的低４位相接，键盘的行线接到Ｐ１口的高３位。Ｐ１．４～Ｐ１．６这３个引脚用于输出扫描信号，Ｐ１．０～Ｐ１．３这３个引脚用于检测按键状态。基于ＡＴ８９Ｃ２０５１的多功能电子密码锁系统的主控制电路如图２所示。

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图３多功能电子密码锁系统的主控制电路

（二）时钟电路设计

ＡＴ８９Ｃ２０５１单片机有一个片内振荡器电路，由一个单级反相器组成，可用来作ＣＰＵ的时钟源。如果采用片内振荡器电路，则要在单片机的两个引脚ＸＴＡＬＩ和ＸＴＡＬ２之间连一个石英晶体谐振器或陶瓷晶体谐振器，两个电容并联后接地，即可组成完整的并联谐振电路输出时钟信号。当采用外部振荡器时，引脚ＸＴＡＬｌ直接与外部振荡器的信号相连，引脚ＸＴＡＬ２悬空不用。

（三）执行电路设计

＋１２Ｖ

接控制信号输出口

图４电子密码锁执行电路

密码锁执行电路如图３所示。当三极管９０１３的基极获得１３．６ｍＡ以上的电流时，集电极就可以输出至少３００ｍＡ的电流，用来驱动工作电流在３００ｍＡ以下的电磁铁工作。例如光电耦合器工作时的压降为１．４Ｖ，假设９０１３的基极电流为１８ｍＡ，则限流电阻Ｒ的取值为：Ｒ＝（５－１．４）ｖ／ｏ．０１８Ａ＝２００Ｑ。实际上，为了保证电路安全工作，此种选择方法还留有很大余量。当密码锁控制信号输出口输出高电平时，通过光电隔离装置驱动三极管９０１３工作，继而驱动电磁铁吸引衔铁动作，同时带动执行机构的销钉动作把门锁上。开锁时，通过键盘输入密码，如果输入的密码正确便会在控制信号输出口输出低电平，电磁铁停止工作，同时衔铁释放使销钉返回原位，锁便打开了；如果输入的密码不正确，控制信号输出口始终输出高电平，锁便无法打开。这种利用高电平上锁、低电平开锁的设计思想，可以防止利用外加磁场开锁的非法活动，增强了锁具的安全性。