基于单片机的密码锁储物罐设计

张晓洁+郑鑫+韦雨梅+石柳月+荣康

摘要：设计了一款基于单片机的密码锁储物罐。该系统由STC89C52单片机控制，采用4x4矩阵键盘输入，LCDl602液晶输出。继电器驱动电磁锁以实现储物罐开锁闭锁功能，同时增加了蜂鸣器实现提示和报警功能。

关键词：单片机；密码锁；储物；防盗报警

0引言

随着经济的发展和科技的进步，人们对生活的品质有了更高的追求，生活的各个领域正日趋显著突出的高效智能化。在一些较大的超市、游泳馆、健身房等场所，传统的临时物品储物柜已逐步由智能储物柜所相继代替。本项目重点攻关的密码锁储物罐是综合市场调研所得，同时参考市场上已经推出的储物柜的特点及缺陷，采用单片机作为主控芯片实现研发设计的一种新型密码锁储物装置。相较于以往市场上的储物柜而言，制作成本低廉，功能多样，具有现实广阔的应用前景和主体有益的推广价值。

1密码锁储物罐功能分析

本项目设计的这个密码锁储物罐主要用于存放钥匙及一些体积较小的临时物品，具有智能存储、密码修改和防盗报警三个方面的功能，可以有效解决学生对宿舍钥匙存储及居民对临时物品存储的潜在需求，若将装置外观及体积进行改造，还可满足小区居民对接收快递、牛奶等外来物品的需求。储物罐外观设计结构如图1所示。物品无法从投物口取出，只有通过门锁装置输入正确的密码才能开锁取出物品。

此密码锁储物罐的密码可以根据用户的需求随时更改，更改密码时需在开锁状态下进行，密码锁还配备有管理员方面的掌控权限，当用户忘记了自己设置的新密码时，可通过管理员对密码进行重新设置。管理员要设置新密码时，也需输入管理员的身份密码，才可以对用户密码进行管理。

2密码锁储物罐总体设计

基于安全考虑，此密码锁储物罐的密码开锁系统将设置六位用户密码，且为了避免密码在输入过程中被窃取，输入密码时LCD屏幕上会将输入的字符隐藏而只显示*号，当用户输入的密码与系统预先设定的密码不匹配时，密码锁会发出声音，提醒用户密码输入有误，当用户连续输错密码三次以上时，系统会锁住键盘并发出警报，这样可以达到防盗报警的功能，系统总体原理图如图2所示。

3密码锁软硬件实现

密码锁设计分为硬件设计与软件设计两部分。其中，硬件部分由STC89C52单片机、电源、4x4矩阵键盘、LCD1602显示模块、密码存储、复位、晶振、蜂鸣器报警模块、继电器组成；软件部分采用C语言进行程序编写，本次设计以主程序为轴线，由LCD显示程序、键盘扫描程序、密码设置程序、开锁程序和延时程序等模块共同设计组成，再通过如上模块研发提供了密码的输入、设置、修改及报警等功能。

3.1硬件电路实现

3.1.1存储电路实现

I2C总线全称为芯片间总线，总线由2根连线实现全双工同步数据传送，12C总线在连接外围器件和构成外围扩展系统时非常方便。总线采用两线制，由数据线SDA和时钟线SCL构成，为了对数据进行存储，本系统使用串行EEPROM芯片。AT24C01系列是典型的12C串行总线的EEPROM，本系统采用此芯片来直接操控数据存储，存储系统连接如图3所示。

3.1.2指示灯及控制电路实现

指示灯及控制电路是密码锁的报警电路模块，正常使用或加电时不会报警，当用户在键盘上输入错误密码时就会发出报警声，密码锁控制部分由继电器来执行操作控制，用户密码在键盘上输入正确时，选择开锁继电器就会吸合从而打开密码锁，控制模块电路如图4所示。

3.2软件设计

软件设计采用C语言进行程序编写，与汇编语言相比，C语言具有程序可读性好、易维护的优点。本次程序编制中的整体设计模式可阐释如下：

首先对显示模块LCDl602选择展开软件设计，使得在仿真图中可以显示字符；其次，对4×4按键进行设计，使得在液晶显示正常的情况下按键显示就可以传回数值；最后把密码存储模块24C02加入其中。

本系统软件设计由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成，主程序设计流程即如图5所示。

4结果展示

在硬件背景支持環境下，用Proteus成功设计集成电路，用Keil将前期逻辑完善的程序编译成芯片可识别的S51文件，利用PC机写进Proteus程序图芯片内并转入仿真测试，同时对其出现的错误进行修改调试。在电脑上仿真测试电路控制没有问题后，根据仿真电路支持设定元器件的美观摆放，从而做成PCB电路板。通过焊接元器件和给单片机烧录程序，继而调试硬件电路，最终实现了电子密码锁的功能。

经过测试，当输入密码正确，开锁指示灯亮起，实现开锁功能。输入密码错误三次，4x4按键锁住无法再输入任何内容，并出现报警，实物作品测试结果如图6所示。

5结束语

本文对基于单片机的密码锁储物罐设计的关键技术进行了详细的阐述.着重介绍了密码锁储物罐的密码锁系统。这个密码锁系统由STC89C52单片机、4x4矩阵键盘、LCD1602液晶等模块组成.具有设置、修改六位用户密码、超次报警、超次锁定、密码错误报警等功能，经过多次的调试及测试，系统功能达到了预期的效果。密码锁储物罐后续扩展技术可以向指纹识别、人脸识别、行为识别等技术方面去融合实现进一步的深入研究。