摘要：介紹一種通過Protues軟件成功仿真的電子密碼鎖的實(shí)現(xiàn)過程。它采用高可靠性的STC89C52單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)開鎖和密碼的識(shí)別，采用具備I2C總線接口的E2PROM芯片來完成密碼的存儲(chǔ)，通過1602液晶顯示器提示程序運(yùn)行狀態(tài)和使用步驟，利用蜂鳴器模擬報(bào)警，發(fā)光二極管模擬鎖的開關(guān)。該系統(tǒng)用C語言編寫程序，與匯編語言相比具備更好的移植性和可讀性，便于修改和增減功能。
關(guān)鍵詞：Protues；密碼鎖；單片機(jī)；C語言

O 引言
    電子密碼鎖是現(xiàn)代生活中常用的加密工具。它克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，尤其是微控制器的智能電子密碼鎖，不僅具有電子密碼鎖的功能，還可引入智能化管理功能，從而使密碼鎖具有更高的安全性和可靠性。
    電子密碼鎖通常使用ARM和單片機(jī)控制，單片機(jī)相對(duì)ARM實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，功能較為完善，因此使用單片機(jī)控制較多。用單片機(jī)控制的密碼鎖常使用匯編語言編寫程序，顯示器多數(shù)用數(shù)碼管。而本文所介紹的電子密碼鎖使用移植性及可讀性強(qiáng)的高級(jí)語言C語言編寫，便于修改和增減功能；同時(shí)采用顯示清楚，功率消耗小而且壽命長(zhǎng)的1602液晶顯示器，顯示更加直觀，使用更加方便。從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用STC8 9C52單片機(jī)設(shè)計(jì)出一種具有密碼設(shè)置、報(bào)警和防止多次試探密碼功能的電子密碼鎖，通過Protues軟件成功地進(jìn)行了仿真。

1 系統(tǒng)工作原理
    本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，使用4×4矩陣鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入方式，驅(qū)動(dòng)1602顯示器提示程序運(yùn)行過程和開鎖的步驟。本系統(tǒng)的密碼判斷過程如下：
    當(dāng)使用者輸入6位密碼后按下BESURE鍵，單片機(jī)通過密碼逐個(gè)比較，如果輸入的6位密碼和設(shè)定的密碼完全相同，那么能成功驅(qū)動(dòng)開鎖模擬燈將鎖打開。若輸入6位密碼與設(shè)定的密碼不相同，按下BESURE鍵后，模擬燈不亮，可以按BACK鍵重新輸入。由于輸入密碼過程中難免輸入失誤，如果密碼輸錯(cuò)，可直接按下BACK鍵重新輸入，但是系統(tǒng)不允許無限次地按BACK鍵，以免密碼被套用，當(dāng)3次密碼輸入都錯(cuò)誤，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。并且本系統(tǒng)輸入密碼還有時(shí)間限制，若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有將正確密碼輸入也會(huì)報(bào)警。
    修改密碼功能如下：當(dāng)密碼輸入正確后，按下SET鍵可新設(shè)置密碼。每設(shè)定一位新密碼，單片機(jī)將其送給E2PROM，當(dāng)6位新密碼都輸入完畢，系統(tǒng)將自動(dòng)回到程序開始，重新讀取密碼并保存，使用者需輸入新的密碼才能將鎖打開。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 硬件支持
    使用的元器件有：核心芯片STC89C52、存儲(chǔ)芯片AT24C02、液晶顯示1602、矩陣鍵盤、報(bào)警蜂鳴器、獨(dú)立按鍵(模擬門的開關(guān))、發(fā)光二極管(模擬鎖的開關(guān))和三極管(放大電流)。
2．2 軟件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)軟件包括主程序模塊、密碼比較判斷模塊、修改密碼模塊、鍵盤掃描模塊、液晶顯示模塊及定時(shí)程序等模塊。系統(tǒng)程序流程如圖1所示。


2．2．1 主程序模塊
    主程序主要用于定義全局變量，給全局變量賦初值，初始化E2PROM，啟動(dòng)定時(shí)器以及從AT24C02中讀取密碼，為整個(gè)程序提供數(shù)據(jù)。
2．2．2 密碼比較判斷模塊
    該模塊的功能是將鍵盤輸入的密碼利用if語句與設(shè)定的密碼進(jìn)行逐個(gè)比較，若密碼完全正確則開鎖；若不正確，則按下BACK鍵，重新輸入密碼，每按下BACK鍵一次，輸入次數(shù)將自加1，當(dāng)3次都出錯(cuò)則報(bào)警。
2．2．3 密碼修改模塊
    在密碼輸入正確情況下，可以按下SET對(duì)密碼進(jìn)行重新設(shè)置，每設(shè)定一位就將密碼送給AT24C02存儲(chǔ)起來，當(dāng)設(shè)置6位密碼完畢后，系統(tǒng)將自動(dòng)跳到程序開始，調(diào)用新設(shè)置的密碼。
    STC89C52向AT24C02寫入密碼子程序：
  
  

2．2．4 鍵盤掃描模塊
    該模塊具備功能有：逐列掃描鍵盤確定被按鍵的具體位置、判斷鍵盤上有無鍵按下、消除去抖動(dòng)、判斷閉合的鍵是否釋放等功能。
2．2．5 定時(shí)模塊
    本模塊用于對(duì)密碼輸入時(shí)間控制。在程序開始運(yùn)行時(shí)首先對(duì)定時(shí)器進(jìn)行了初始化，從按下PUT IN鍵開始，系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)輸入的時(shí)間達(dá)到規(guī)定的時(shí)間將立即報(bào)警。
2．2．6 液晶顯示模塊
    此模塊包括液晶初始化、命令的輸入、顯示數(shù)據(jù)的輸入。其中命令是用于控制液晶狀態(tài)是否顯示光標(biāo)，光標(biāo)是否閃爍，是否清除原來數(shù)據(jù)以及顯示的具體位置。數(shù)據(jù)顯示主要是將要顯示的信息按需要準(zhǔn)時(shí)顯示出來。

3 系統(tǒng)仿真
    為了方便程序調(diào)試，本文采用了Proteus仿真，仿真圖如圖2所示。


3．1 系統(tǒng)介紹
    圖2中U1為STC89C52是整個(gè)系統(tǒng)的核心，編寫的程序以二進(jìn)制的文件導(dǎo)入其中；U2為AT24C02，第5和第6個(gè)引腳分別與單片機(jī)的P1．2和 P1．3相連；LCD1為1602液晶顯示器，引腳連接如圖2所示；獨(dú)立按鍵DOOR，當(dāng)門關(guān)上為鍵按下狀態(tài)；D1為模擬開鎖燈，當(dāng)密碼正確，按下BE- SURE鍵D1將亮；BUZ1為蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)程序編寫好并導(dǎo)入到單片機(jī)里后，按下圖2最下面的開始按鈕，1602液晶顯示器將提示密碼鎖的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)開始工作。
3．2 開鎖功能
    當(dāng)電源開啟時(shí)，1602液晶顯示W(wǎng)elcome歡迎界面，當(dāng)按下PUT IN鍵后，顯示器顯示PUT IN CODES提示使用者輸入密碼，如圖3所示。幾秒后液晶顯示器上提示將自動(dòng)消失。此時(shí)可輸入正確密碼，且密碼輸入時(shí)顯示*而不會(huì)將輸入的數(shù)據(jù)顯示出來。當(dāng)輸入密碼完畢后，按下BESURE鍵，如果輸入的密碼正確D1將亮(D1作為開鎖的模擬開關(guān))。若密碼錯(cuò)誤，可以按下BACK鍵，程序?qū)⑻絣oop(開始界面)，重新輸入密碼，同時(shí)輸入次數(shù)將增加一次。當(dāng)3次都輸入錯(cuò)誤則自動(dòng)報(bào)警，并且輸入密碼的時(shí)間必須在規(guī)定的時(shí)間完成，否則也會(huì)報(bào)警。


3．3 密碼設(shè)定
    在密碼輸入正確后，按下SET鍵可對(duì)密碼進(jìn)行重新設(shè)置，液晶顯示器顯示SET CODS。同樣幾秒后提示信息將自動(dòng)消失，此時(shí)開始重設(shè)密碼。在密碼設(shè)定過程中會(huì)將設(shè)定的數(shù)字顯示出來，每輸入一位密碼需按下YES鍵確定，當(dāng)設(shè)置的密碼達(dá)到6位將自動(dòng)回到啟動(dòng)界面。

4 結(jié)論
    (1)成功仿真實(shí)現(xiàn)了1602液晶顯示，密碼開鎖，密碼設(shè)置，防止多次試探，報(bào)警等功能。
    (2)采用C語言編寫程序，具有很強(qiáng)的移植性，為系統(tǒng)增減和修改功能帶來了方便。