周苗苗

摘 要：为便利人们生活，设计了一款以单片机AT89S52为核心，以发光二极管、指令按键、4*4矩阵键盘、有源蜂鸣器和RTC1602液晶显示器等外围器件为支撑的电子密码锁。该设计具备输入密码、显示可控、输入调整、密码重置及错误输入声光报警功能。

关键词：AT89S52;4*4矩阵键盘;RTC1602

随着社会发展和科技进步，人类更加注重问题解决的过程与方法是否足够简捷。因此越智慧、越便捷的数字电子产品越能提升人们的幸福指数。本文基于为满足人们对生活用品智慧和便利的追求，设计了一款以单片机AT89S52为核心，能够应用于多领域的电子密码锁。本设计首先具备密码重置功能，其次能满足人们输入密码时，密显可控及密码调整的需求，其次若密码输入正确则进入欢迎使用界面，反之则发出声光报警信号，最后，若连续五次密码输入错误，则自锁6小时，很好地保证了信息和财产安全。

1 系统总体设计

本系统以单片机AT89S52最小系统为核心，发光二极管、指令按键、4*4矩阵键盘、有源蜂鸣器和RTC1602液晶显示器等外围器件为功能支撑，实现了集密码可改、密显可控、输入可调、错误报警和连错自锁五大功能为一体的电子密码锁。本系统的总体结构框图如图1所示：

2 系统硬件设计

2.1 单片机最小系统

该设计采用的主控芯片是ATMEL公司所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52，具有8位在系统可编程Flash存储器。单片机的最小系统是能让单片机工作起来的一个最基础的硬件系统，它由单片机芯片（如AT89S52）、复位电路和振荡电路组成。

2.2 矩阵键盘模块

该设计采用4*4矩阵键盘（也即4行4列），与单片机P1端口（8个I/O口）相连，按键位于行列交叉点上，键盘布局示意图如图2所示。

矩阵键盘采用扫描识别法，具体过程为：（1）判断有无键盘按下。将所有行线置“0”，检测列线状态。若有列线电平为低，则有键按下，反之则无。（2）判断闭合键位置。确认有键按下之后，依次将行线置“0”，逐行检测各列线电平状态，若某列为“0”，则置为“0”的行线及该列交叉处按键被按下。

2.3 声光报警模块

该设计采用程序控制方便的有源蜂鸣器和具有单向导电性发光二极管。一旦密码输入错误，将通过单片机的两个I/O引脚同时驱动声光报警模块。

2.4 液晶显示模块

本设计采用的是由LCD显示屏、控制器、驱动器和偏压产生电路构成的RTC1602字符型液晶显示器，其可以显示两行，每行16个字符，专门用于显示字母、数字和符号等。

3 系统软件设计

该系统采用简洁、高效、移植性强、模块化的C语言作为编程语言，使用Keil软件对源程序进行编辑、编译、仿真调试、下载。以主函数为主线，并根据功能划分成若干易于解决问题且功能相独立的子函数完成整个软件设计。具体软件编程依据如下：

（1）上电后，RTC第一行左起显示“Password：”，第二行左起光标闪烁显示。

（2）密码显示控制模块：当按下键盘数字键0～9时，若密显开关打开（置低电平），则RTC1602第二行左起显示相应数字，再次按数字键，在第一个数字后面接着显示第二个数字，依次类推，RTC1602最多显示6个数字。当输完6位密码之后，再按数字键，声光报警模块报警1S提示操作无效。当按下键盘数字键0～9时，若密显开关关闭（置高电平），则RTC1602第二行左起显示“*”，再次按数字键，在第一个“*”后面接着显示“*”，依次类推，RTC1602最多显示6个“*”。当输完6位密码之后，再按数字键，声光报警模块报警1s提示操作无效。

（3）输入密码调整模块：当按下“FIX”按键时，将删除最右边的一位密码，之后重新按数字键，实现对输入密码的调整。

（4）密码确定模块：当按下“ENT”键后，输入密码将与设定密码进行比较，若密码正确，则进入欢迎使用界面;若密码连续错误次数N满足N≤5，则RTC1602清屏，声光报警2S提示操作无效，若密码连续错误次数N满足N>5，则锁屏6小时。

（5）密码重置模块：若密码重置开关打开（置低电平），RTC1602第一行左起显示“Original PW：”，第二行左起闪烁，等待输入6位原始密码，之后按“ENT”键，若输入原始密码正确，则RTC1602左起第一行显示“New PW：”，同时第二行左起闪烁，则可通过数字按键输入6位新密码，再次按“ENT”键，则密码设置成功，RTC1602进入上电后界面，最后关闭密码重置开关（置高电平）即完成密码重置。

4 结语

一改传统机械锁操作不易，且需配备钥匙的弊端，该电子密码锁具有结构简单，操作快，密码修改简单随意，保密性强等特点。密码可改的特点决定了它可易主且经济实用，因此具有较广阔的应用前景。

参考文献：

[1]周永东，尹东燕.单片机技术及应用[M].电子工业出版社，2012.

[2]朱永金，成有才.單片机技术及应用（第二版）[M].中国劳动社会保障出版社，2013.