基于STC12C5A60S2单片机的电子密码锁设计

屈育成 2017-12-18 8341

嵌入式设计应用

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描述

　　以深圳宏晶公司STC12C5A60S2为主控芯片，结合数码显示器、键盘、报警系统等外围电路和机器部分，通过c语言编写程序，设计了一款具有实现解锁、修改密码、报警等功能的电子密码锁，具有低功耗、结构简单、功能齐全和安全稳定等特点。

　　1、引言

　　以往个人资料的保存，部门文件档案多用机械锁，一把钥匙一把锁，需要携带多把钥匙，使用不方便。随着科学技术的发展，人们对安全防范以及安全防盗的要求越来越高。传统的机械式钥匙由于安全性能差、携带、使用不便等缺点，已不能满足人们的日常需求。机械锁的这些弊端为一种新型的锁——电子密码锁，提供了很大的发展空间。电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品，具有安全性高，使用方便等优点。

　　伴随着集成电路技术的发展，单片机的问世，继而出现了许多带微处理器的电子密码锁，强有效地突破了机械式锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁在技术和性能上都有了很大的提高，而且还具有操作简单、功耗低、成本低等优点，从而使电子密码锁成为市场上主流产品。

　　基于以上思路，本产品采用宏晶科技公司的STC12C5A60S2单片机设计一款电子密码锁，主要具有以下功能：可以设置最多20位密码，密码通过键盘导入，数码管显示提示，并且用户可以自行修改设定密码;该密码通过程序写入单片机STC12C5A60S2的Flash存储区，有效防止电子密码锁掉电丢失密码的情况，从而加强了密码锁的安全性，此外，该电子锁还有三次密码错误报警和锁定的功能。

　　2、系统结构

　　本设计的电子密码锁系统主要包括STC12C5A6S2单片机、报警电路、矩阵键盘、显示电路等。电路主要组成如图1所示。

STC12C5A60S2

　　图1系统组成图

　　3、硬件电路设计

　　3.1 STC12C5A6S2单片机

　　设计的电子密码锁是以单片机STC12C5A6S2为核心，STC12C5A6S2是一种带有60K的flash程序存储区和1280B的静态随机存储区、高性能微处理器，高速、低功耗、超强抗干扰的增强型8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8~12倍。STC12C5A6S2具有如下特点：40个引脚，60K片内程序存储器，1280字节的静态随机存取数据存储器，P0、P1、P2、P3四个I/O口、个16位定时器，ISP/IAP，无需专用仿真器可通过串口直接下载用户程序，数秒退即可完成一片，内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地），外部检测电路［4］。

　　3.2键盘电路设计

　　本产品采用键盘控制电路，原理如图2所示。每条水平线与垂直线交叉处通过一个按键来连通，利用该行列式矩阵结构需要4条行线和3条列线，组成3×4个按键的键盘。图中行线所接的半时片机4个接口作为输出端，其它3个接口作为输入端，当按键按下时输入线的输出端为低电平，如果没有按键按下，所有输入端都是高电平，代表没有键按下。

STC12C5A60S2

　　图2 3×4矩阵键盘原理

　　3.3显示电路设计

　　本系统采LM016L液晶模块通过在单片机的P0端的I/O端口，通过CGROM的8位字符码生成5×7点阵字符160种和5×10点阵字符32种，8位字符编码和字符的对应关系，实现密码锁的显示功能，从P0口输出的信号送达到移位寄存器，在移位脉冲的作用下，使输入数据移动，实现密码动态显示输入。

　　3.4电路控制机器部分

　　如图3所示，Q1三极管基极电流通过三极管放大电路放大电流驱动电磁继电器工作，使之成为物理锁开关，实现小电流电路控制大电流电路，完成电子密码锁开关功能。

STC12C5A60S2

　　图3电路控制机器部分

　　4、软件设计

　　本系统的软件部分以C51单片机语言编写，包括主程序和子程序设计，其中主程序完成主要的信息交互和逻辑功能，功能的具体实现由子程序完成，主程序调用子程序完成所有功能［6］，程序功能有：系统提示、键盘输入、密码判断、三次错误后警报功能，以及完成密码验证后驱动机器部分实现开锁。其程序流程图如图4所示。

STC12C5A60S2

　　图4程序流程图

　　5、电子密码锁仿真

　　本电路使用Proteus软件进行仿真，总电路图如图5所示，以单片机P0的八个I/O口并行输出信息于LM016L液晶模块八个输入端。键盘使用3×4矩阵键盘实现密码的输入与确定（以3×4矩阵键盘的*键和#键编程实现取消和确认）。LED灯D1仿真作为电子密码锁的机器部分，当输入密码正确时，D1亮代表机器锁开，否则保持灭。LED灯D2仿真作为蜂鸣器，当输入密码错误达到三次时，D2亮，输入密码正确则保持灭。其它功能提示信息由LM016L液晶模块实现，包括set password，set password success，input password，error，pass等。输入密码正确如图6所示;输入密码错误如图7所示;重设密码如图8所示。

STC12C5A60S2

　　图5电子密码锁仿真电路

　　图6密码通过

　　图7密码输入错误

　　图8重设密码

　　6、总结

　　本文主要介绍基于STC12C5A60S2单片机的电子密码锁设计方法，该系统实现了密码控制功能，此外由于采用STC12C5A60S2芯片，芯片本身具有很高的安全可靠性，所以该系统的安全可靠性得到增强，适合住宅、办公保险、仓库等领域，具有广泛的实用性。

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