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1、电子密码锁系统硬件设计摘 要在电子密码锁的设计中，其硬件电子电路的设计至关重要，关系到电子密码锁使用寿命的长短和功能的实现。本文基于单片机的基础上，在 protel 软件中对电子密码锁的键盘输入模块、密码存储模块、显示模块和其他模块的电路图进行了设计。 【关键词】电子密码锁 单片机 电子电路 1 前言 为了满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。电子密码锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁安全性差的问题。本文基于单片机的基础上，在 protel 软件中对数字电子密码锁进行硬件电路图的设计，从而克服了旧式电子密码锁电路断后所设置密码丢
2、失的缺点。 2 电子密码锁设计方案 2.1 系统的工作原理 本文设计的数字电子密码锁的实现是基于单片机的。在 protel软件中进行硬件电路图的设计，然后编译程序。 本文设计的数字电子密码锁系统主要由： （1）数据处理及控制模块。 （2）键盘输入模块。 （3）密码储存模块。 （4）显示模块。 （5）复位电路。 （6）蜂鸣器。 （7）振荡器。 （8）开锁电路等组成。 （5） 、 （6） 、 （7） 、 （8）可以归结为附属模块。其组成原理如图1。首先，用户通过键盘输入模块输入密码，所输入的密码被传送到数据处理模块经过单片机处理后，与密码存储模块中的秘密比较，判断密码是否正确，同时显示模块会为用户
3、显示简单的提示信心。经过单片机判断，如果密码正确，则开锁，否则不开锁，并警告用户密码输入错误。 2.2 系统方案选择 2.2.1 键盘输入模块方案的选择 在单片机系统中，常用的键盘输入有两种模式，独立式键盘结构和行列式键盘结构。本设计也采用这两种方式作为备选方案。 （1）独立式键盘。独立式按键式是指直接用 I/O 口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根 I/O 口线，每根 I/O 口线上的按键工作状态不会影响其他 I/O 口线的工作状态。通常独立式键盘的按键输入都采用低电平有效。上拉电阻保证了按键断开，I/O 口线有确定的高电平。当 I/O 口内部有上拉?阻时，外电路可以不配置上拉
4、电阻。虽然独立式按键具有软件结构简单、电路配置灵活等优点，但是由于其每个按键都需要独立使用 I/O 口线，当按键数量过多时，会存在 I/O 口线所需过多的现象。 （2）行列式键盘。行列式键盘又叫矩阵式键盘，用 I/O 口线组成行列结构，按键设置在行列交叉点上。在本次设计中，由于电子密码锁的键盘中，除了 09 数字键外，还有输入、锁定、设置、清除四个键，按键数量较多，故采用行列式键盘作为电子密码锁键盘输入模块。 2.2.2 显示模块方案的选择 显示模块有两种选择，一种是采用 LCD，一种是采用 LED。 以上两种方式中，LCD 造价较高，性价比较于 LED 较低，因而采用 LED 作为显示模块。
5、 3 主要元器件介绍 3.1 主控芯片 AT89S52 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器 AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被
6、冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52。 3.2 八位数据锁存器 742LS273 74LS373 是八位高速寄存器，内部由 8 个 D 锁存器构成。 3.3 EEPROM 数据存储器 AT24C02 AT24C02 是一个 2K 位串行 CMOS EEPROM，内部含有 256 个 8 位字节，CATALYST 公司的先进 CMOS 技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02 有一个 16 字节页写缓冲器。该器件通过 IC 总线接口进行操作，有一个专门写保护功能。 4 系统硬件各部分电路设计 4.1 键盘输入
7、模块 本次键盘才用行列式键盘，把单个键盘组成 4x4 格式的键盘，行列分别相连 通过检测每条“行”线和“列”线上的电平变化，可判断出用户输入的为何种信息，电路图如图 2。 单片机通过控制 P1 口的高低电平，然后根据检测到的结果进行判断。如图所示，刚开始四条行线上全置为高电平，四条列线全置为低电平，但某一按键被按下时，行列线交叉，行线上的搞电平遍为低电平，单片机通过检测即可判断哪个按键被按下。 4.2 密码存储模块 本次设计要求密码永久保存，且断电数据不丢失，在加上数据量小，只有 6 位密码，因而采用 EEPROM 中的 24C02 芯片，由于EEPROM 是电可擦除只读存储器，可供用户修改，
8、且掉电后数据不消失。电路图如图 3。 4.3 显示模块 本次设计采用六位密码，需要使用六个七段 LED 数码管， LED用三极管驱动，这里的六个数码管，不采用动态显示的方式，而采用选中一个显示一个的方法，并且在数码管和单片机之间加上74LS373 对数据进行锁存，这样的好处是控制简单，且数码管的亮度较高，显示较为明显。每组显示模块均用 373 上的 OE 端作为片选，根据按下按键的个数来选择要亮的数码管，电路图如图 4。 4.4 其他模块 其他模块较为简单，与单片机相连后可以构成单片机的最小系统，电路原理图见系统总的原理图图 5。 5 总结 本文设计了一种电子密码锁，这种电子密码锁系统以单片机
9、AT89S52 为数据处理芯片，以 8 位数据所存器 74LS373 和七段 LED数码管作为显示模块，以 EEPROM 芯片 24C02 作为永久保存密码的存储模块，附加 4*4 键盘和其他辅助电路，构成了整个硬件系统。用户可以通过键盘输入密码，密码正确后可以正常开锁，并且能够重新设置密码。 参考文献 1李念强.单片机原理及应用M.北京：机械工业出版社，2007. 2孙育才.MCS-51 系列单片机微型计算机及其应用M.南京：东南大学出版社，2007. 3张涛，王金岗.单片机原理与接口技术M.北京：冶金工业出版社，2007. 4闫石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，1997. 5百度百科，http：/. 作者单位 辽宁省本溪市高级中学 辽宁省本溪市 117000
