一种智能密码锁的设计与研究

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高 新 技 术

０　引言

随着许多高精尖技术的不断发展，计算机领域的许多技术也在不断更新换代，常见的密码锁使用的都是单片机技术，并结合其他电子元件进行实验数据的收集和算法控制，由此去完成一些在现实生活中经常用到的功能，从传统的机械锁发展到后来产生密码锁、指纹锁，用密码来开门的锁具有更高的安全系数，并且制造成本相对较低，功耗低，即使连续使用很长的时间也不会耗费太多的电力。它还具有操作简单、密码不易泄露、安全性高等优点。该文研究的智能密码锁是密码锁和指纹锁的结合，可以智能选择密码开锁或指纹开锁。

１　总体设计方案

该文设计的智能密码锁需具备6个功能：1）在输入密码时，LCD 显示器的屏幕上显示*号，防止密码泄露。2）开锁密码是由6个阿拉伯数字（0~9）组成，任意6种数字组合都可以。3）开机时LCD 屏幕上提示“请按手指开锁”，当指纹正确时锁打开，否则显示器屏幕上提示没搜索到指纹请重新按。4）16格矩阵键盘上有0~9这几个数字键和修改键、删除键、确认键、返回键。5）系统允许对密码进行修改，但目前只支持6位数，在开锁状态下先输1次旧密码，旧密码正确时再输2次新密码，2次新密码需保持一致。6）实现指纹的录入，最多可以增加1000个指纹。还可以删除多余的指纹。

２　系统设计２．１　密码锁设计原理

智能密码锁主要由STC89C51单片机、16格4×4的正方形键盘、LCD 显示屏、指纹识别器及报警模块等部分组成。键盘主要起到了输入数字和基本功能操作的作用。在程序设计中提前设置好密码，用户在16格键盘上输入预先设置好的6位数密码，单片机作为控制部件，会将用户输入的密码与系统内保存的密码进行比较和匹配，并判断密码是否正确，若密码正确则控制电路进行开锁操作，若密码输入错误则控制电路不做开锁操作，单片机会发出密码错误信息。实际使用的成品锁只需把继电器换成电磁线圈即可。

笔者设计的智能锁分为硬件和软件2个部分。其中电源、16格矩阵键盘、AT24C02、相关电路和LCD、继电器、指纹器等属于硬件部分。而智能锁的流程图、主程序及其他相关程序属于软件部分。

２．２　密码模块设计

在硬件设计中，设计的16格矩阵键盘包括0~9的数字键、修改键、确认和返回键，剩下的3个键是用来扩充其他功能的。设计使用的16格键盘是机械式的，键盘使用矩阵式键盘，由行和列组成，程序逐列扫描键盘确定被按键的具体位置。判断键盘上有没有键被按下、判断闭合的键有没有被放开。按键时有轻微抖动，需一小段时间才会稳定。由于存在此缺陷，因此需要对按键时长进行监测，发现按键闭合时采取延迟的方法，采用这种方式让每次按键稳定后，再按下其他数字键，从而防止STC89C51屡次接收相同的错误按键信息。

在软件设计中，程序的控制采用的是行列扫描法（最常用的按键识别方法）：按顺序把要扫描的行线设为低电平，同时让其他行线处于高电平状态。系统检测到某行线处于低电平之后，才会进一步去检测其他行线的电平状态。然后检测列的电平状态，当检测到某列处于低电平，于是该线和低电平行线相交的地方就是闭合的按键所在的地方。在程序中加上延时函数，分2次扫描行和列。若2次扫描的结果是一致的，即相同的按键闭合，就可以确定这个按键闭合，转而执行按键所对应的操作，实现相应的功能，实现删除数字、修改密码、返回主界面等功能。

２．３　密码修改模块设计

密码修改原理：任何时候密码的修改都需要先输入旧密码，在旧密码输入正确的情况下，才会进入密码修改流程。修改密码时界面会出现4个选项，然后按下其中标号为4的选项，再输入新的密码，每设定1位数字就将密码存储起来，当6位密码设置完毕后按下确认键，然后再完整的输入1次密码。当输入2次正确密码后系统将自动跳到初始界面，设置成功，调用新设置的密码，此后启用新密码，旧密码将会被废弃。需要注意的是，2次输入的新密码必须保持一致，否则界面提示密码修改失败，并发出警告，如图1所示。

一种智能密码锁的设计与研究

王英辉 刘世行 黄英凡 王泽楠（三亚学院，海南 三亚 572000）

摘 要：随着电子加密技术和智能系统的发展，智能加密系统的用途越来越广。笔者采用STC89C51单片机、16格矩阵键盘、一块LCD12864显示器以及指纹识别器等制作了这款智能电子密码锁。开锁密码是由任意6个阿拉伯数字（0~9）组成，系统允许对密码进行修改，但2次新密码需保持一致。当密码输入错误时，系统提示报警，同时设计了指纹功能部件，具备增加或删除指纹等功能。关键词：智能电子密码锁；智能报警；LCD12864显示器中图分类号：TP368 文献标志码：A

基金项目：2017年海南省大学生创新创业训练计划项目（项目编号：2017194）。