智能电子密码锁

智能电子密码锁

目录

摘要2

一、背景2

二、系统总体方案设计2

三、主要功能实现3

四、方案设计与论证3

4.1按键解锁局部3

4.2通信局部3

4.2.1采用WIFI模块4

4.2.2采用蓝牙模块4

4.3射频卡控制局部4

4.4显示局部4

4.4.1采用七段数码管显示4

4.4.2采用LCD1602液晶显示器显示4

4.4.3采用NOKIA5110液晶显示器显示4

五、各局部电路4

5.1按键解锁局部电路4

5.2蓝牙局部电路5

5.3淞晶显示局部电路5

5.4射频卡局部电路5

5.5指示灯、蜂鸣器电路5

六、程序结构框图

七、源程序代码5

7.1各局部定义5

7.2主程序

八、结语8

九、参考文献8

摘要：自从人类开始制造锁以来K期所使用的锁都是机械锁，通俗的讲就是弹了芯锁。而

传统的弹子芯锁，由于其本身锁芯密齿的有限加之开锁工具钥匙的容易复制性，使得其平

安性大大降低，随着人们生活质量的提高，如何实现平安有效的防盗这一问题受到越来越

多人的关注。传统的机械锁由于平安性能太差，被撬的事件屡见不鲜，相比之下，电子密

码锁因其保密性强，使用灵活性好，平安系数高，还省去了传统机械锁的钥匙，使用者只

要记得其密码，便可以开启，从而大大提高了防盗功能，

本义主要设计了一种以STC89c51为核心的电子密码锁，详细的介绍了该电子密码锁完

整的设计过程以及外围的开锁电路和报警电路的设计。木电子密码锁开锁方式为键盘开锁、

APP开锁、刷卡开锁，同时具有以下功能：更改密码，误输入报警等。

关键词：STC89C51刷卡键盘控制遥控指示灯电机控制

基于51单片机的电子密码锁的设计

一、背景

在人们的日常生活中，锁被广泛使用，人们常用锁具来保证一些贵重物品乃至自己家庭的

平安，目的就是为了提高平安性。常见的锁有普通机械锁、机械密码锁、电磁卡锁、指纹

（虹膜）锁等。普通的机械锁极容易被强行破坏，平安系数不高，并且需要携带过多的钥

匙，给生活带来不便；机械密码锁虽然平安系数高但造价相对较高；电磁卡锁由于磁卡信

息极易受外界干扰而失磁导致无法开锁，而指纹（虹膜）锁虽然平安性很好，但会因手指

划伤或虹膜充血等收到限制。因此研究一种新型的密码锁是具有有很高的现实需求性。

从是否方便的角度看，电子密码锁省去了传统机械锁的钥匙，电磁卡锁的磁卡，使用

者只要记得其密码，便可以开启，从而大大提高了其适用性。因此电子密码锁的具有较高

的研究价值。

基于此，我们组将设计一款电子密码锁，使其同时具有按键、射频卡、APP三种开

锁方式。

二、系统总体方案设计

本系统由矩阵键盘模块、射频识别模块、蓝牙通信模块、指示灯、蜂鸣器、电机和

NDKIA5110液晶显示屏构成。以STCT89c51单片机为控制核心，将实现按键密码解锁、射

频卡识别解锁以及基于终端的密码解锁，同时具有更改密码和密码输入错误报警等功

能，与此同时由N0KIA5110,步进电机，指示灯显示防盗门的开闭状态。系统框图如图1

所示：

图1系统整体框图

三、主要功能实现

本次设计使用STC89C51单片机实现基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功

能：

（1）开锁：设置4位密码，密码可通过键盘输入或通过软件输入，假设密码正确，那

么将锁翻开，或者通过刷卡，经识别正确信息那么将锁翻开。

12）更改密码：密码可以由用户自己修改设定（只支持4位密码），锁翻开后才能修改密

码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。

（3）误输入报警、锁定键盘：密码输入错误数码显示器会出现错误提示，假设密码输入错

误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。

密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、去除、更改、开锁等功能：

（1）密码输入功能：按下一个数字键，数字即从左边开始显示，直到按下四位密码后，再

按确认键，密码正确门开。

（2）密码去除功能：当按下去除键时，去除前面输入的所有值，并去除所有显示。

（3）密码更改功能：将输入的值作为新的密码。

[4）开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁魏开，否那

么不翻开。

四、方案设计与论证

4.1按键解锁局部

由于按键解锁局部要求按键个数较多，为减少1/0的使用数目，本局部采用矩阵行列

式键盘的方式，在按键比拟多的时候，通常采用这样方法。

每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，

利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有

NXM个按键的键盘。这种连接方式使单片机的整一个8位端口可以构成4*4=16个矩阵式

按键，相比独立式按键接法I/O利用率提高了一倍，而且线数越多区别就越明显，假设再

多确定矩阵式键盘上任何一个键被按下通常采用行扫描法，行扫描法又称为逐行查询法它

是一种最常用的多按键识别方法。

4.2通信局部

本局部主要目的是实现开锁软件与密码锁的互联，使用户可以通过开锁软件开

锁。实现本局部的功能有两种解决方案。

4.2.1采用WIFI模块

WIFI模块又名串口WIFI模块，属于物联网传输层，功能是将串口或HL电平转为符

合W1F1无线网络通信标准的嵌入模式。传统的硬件设备嵌入W1FI模块可以直接利用W1F1

连入互联网，实现硬件设备与软件设备的互联。但是WIFI平安性较差，可能存在非法人士

窃取密码从而进入互联网，进而控制密码锁，使用户家庭平安无法受到良好保障。

4.2.2采用蓝牙模块

蓝牙模块是一•种集成蓝牙功能的PCBA板，用于短距离无线通信，与WIFI模块使用力

式相仿，然而蓝牙模块使用时需要用户与终端配对，以到达入网的目的，所以相二匕于WIFI

模块，蓝牙模块的平安性更高，所以本局部采用蓝牙模块实现软硬件的互联。

4.3射频卡控制局部

电子标签，即射频卡，由IC卡片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡内，芯片

及其天线无任何外露局部。卡片无需电源，在一定范围内靠近读写器时，通过天线的传递

来完成数据的读写操作。天线的作用就是产生磁通量，为卡片提供电源，在读写器和卡片

之间传送信息。天线的有效电磁场范围就是系统的有效工作区域。读写芯片选取Philips

生产的用于读写Mifarel卡的专用芯片MFR500,工作频率为13.56MHz。

4.4显示局部

44.1采用七段数码管显示

显示电路暂时选用7段数码管设计，采用并行显示的方式，即单片机的POOP07作为

段选码口，P20-P23为位选码口。但是七段数码管显示不够灵活，且会占用过多的I/O口，

所以本局部不采用七段数码管显示密码。

4.4.2采用LCD1602液晶显示器显示

LCD1602可以显示32个字符，占用11个I/O口，功耗较大，不利于本系统的显示，

所以不采用LCD1602作为显示局部。

4.4.3采用N0KIA5110液晶显示器显示

N0KIA5U0性价比高，可以显示15个汉字，30个字符；接口简单，仅占用4个I/O便

可以驱动；该显示器的显示速度比一般液晶显示屏快；N0KIA5110的驱动电压为3.3V,大

大降低了驱动功耗。综上所述，本局部将N0KIA5110应用于显示局部。

五、各局部电路

5.1按键解锁局部电路

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个按键加以连接,

结构如下列图所示：RI—R4用于限流，保护单片机。

矩阵键盘电路图

5.2蓝牙局部电路

蓝牙模块与单片机通讯局部如下图：

5.3液晶显示局部电路

5.4射频卡局部电路

5.5指示灯、蜂鸣器电路

七、源程序代码

7.1各局部定义

sbitred=P0A6;

sbilgreen=P0A7;

sbitfmq=P0A0;

#defineMotorDataPl

unsignedcharphasecw[4]={0x08,0x()4,0x()2,0x()1};//正转电机导通相序

unsignedcharphaseccw[4]={0x01,0x02,0x04,0x08);〃反转电机导通相序

/******************刷卡模块参数******************/

#definedelay_time25767

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

//sbitMF522_NSS=P1A4;//RC500片选SDA

//sbitMF522_SCK=P1A2;

//sbitMF522.SI=P1A1;//MOSI

//sbitMF522_SO=PlA0;//MISO

//sbitMF522_RST=P1A3;

ucharcodeline[]={"secret:");

unsignedcharg_ucTempbuf[201;

/******************键.应•植如参粉*****************/

bitlast_p\vflag;〃前一次密码输入正确与否标志

bitflag=O;〃密码输入正确与否

intkey,key0,tempkey;

intkeycode[4];〃输入密码

ucharselfdefinebuf[4];〃自定义密码存储区

intsecret[4]={1,2,3,4};〃设置密码

intwrongtime=0;

intnum=0;

intcnum=0;

voidLCD_write_english_string(unsignedcharX,unsignedcharY,char*s);

voidLCD_clear(void);

voidLCD_init(void);

unsignedcharcodekcy_codc[]={

0xee,0xde,0xbe,0x7e,0xed,0xdd,0xbd.0x7d,

0xeb,0xdb,0xbb,0x7b,0xe7,0xd7,0xb7,0x77};

/****************芯牙槿坦参却*******************/

unsignedchartmp;

unsignedinti,j,z=O;

inta[4]={l,2,3,4}；

intc[10]={10,10,10,10,10,10,10,10,10,10);

imdllO]-{10,10,10,10,10,10,10,10,10,10);

7.2主程序

voidmain()

unsignedintjp=O;

unsignedinttx;

unsignedintly=0;

unsignedcharstatus;

unsignedinttemp;

unsignedintcuowu=0;

unsignedcuo=0;

ucharscan1,scan2,kcycodc,j;

red=0;green=0;fmq=0;

LCD_init();//初始化液晶

LCD_clear();

LCD_write_english_string(O,O,nMikeHOMEM);

while(1)

//lanya();

P2=0xf0;

scanl=P2;

if((scanl&Oxf())!=OxfO)〃判键是否按下

delay(300);〃延时300ms

scan1=P2;

if((scanl&OxfO)!=OxfO)〃二次判键是否按下

P2=0x0f;

scan2=P2;

keycode=scanl|scan2;//组合成键编码

if(keycode==0xe7)〃查表得键值

{jp=l;LCD_clear();LCD_wnte_english_string(O,O,nMikeHOME

");LCD_write_english_string(0,1Passwords:");)

elseif(keycode==0xb7)

{tx=l;LCD_clear();LCD_write_english_string(O,O,"MikeHOME");}

elseif(keyuude==0x77)

{ly=l;LCD_clear();LCD_write_english_string(O,O,nMikeHOME

,");LCD_write_english_string(0,1Bluetooth");}

)

ifdp==D

{jianpanO;}

if(tx==1)

InitializeSyscem();

PcdReset();〃寻卡

PcdAniennaOff();〃关闭天线

PcdAntennaOn();〃开启天线

tianxian();

tx=O;

if(ly=l)

{cuowu=lanya();

if(cuowu==3)

{iy=o；}

)

)

八、结语

该课程的主要任务是开发一个以STC89C52单片机为核心的电子密码锁。软件采用C

语言编写，采用模块化设计思想，程序可读性强，能满足设计要求，到达设计指标，实现

了开锁、系统修改密码，屡次输入错误报警等功能。