信息光电子科技学院
微机原理课程 综合设计
设计说明书
——智能门锁控制电路
一、 设计概述
在日常的生活和工作中,家居住宅的安全防范、单位中文件档案、财务报表等资料保存,
多以上锁的方法予以解决。如果使用传统的机械式锁,人们需要多条钥匙,携带极不方便,
且存在钥匙丢失后安全性隐患。相对与传统机械式锁,密码锁以密码代替钥匙,且具有成本
低、安全性高、操作方便等特点。
本设计从经济实用的角度出发,采用 51 单片机和不易失存储器,以及外围电路,用汇
编语言编写主控芯片的控制程序,设计一款可多次修改密码且具有报警功能的智能门锁控制
器。本设计具有成本低,功耗低、简单易用、安全性强等特点,符合家居住宅,单位用锁的
要求,具有一定的推广价值。
二、 设计特点
本设计为基于 51 单片机的智能门锁控制电路,其设计特点如下:
1) 成本低,经济性好。只需一块 LCD 显示屏,一块微控制器及一些简单外围电路设备就
构成了一个人机界面友好的门锁控制系统。
2) 安全性高。密码可任意设定 1~15 位可变长度密码,当连续输入 3 次错误密码,键盘将
自锁一段时间并报警,以防恶意破解。
3) 按键功能完善。有输入清除键,退出,确定等完整按键。采用了常规的手机字母按键编
码方式,在主客人间互动留言时,可以输入英文,拼音的信息留言。
4) 实用性强。在实际应用时,可把 LED 换掉,加三极管驱动继电器控制电磁门锁即可。
三、 总体设计
本设计所要实现的功能:
1) 通过 4X4 矩阵键盘进行相关操作。
4X4 矩阵键盘按键功能排列如下所示:
1(: ! /)
2(ABC)
3(DEF) 修改密码
4(GHI)
5(JKL)
6(MNO)
留言
7(PQRS)
8(TUV)
9(WXYZ)
门铃
←退格 0(, . ') 确定(#)
退出
按键的排布采用常规的手机按键编码,便于用户输入。在密码输入状态下,键盘按键输
入为数字;在文字输入状态下,按键输入依次为上表所示,按确定进行下一个字符的输入。
2) 操作信息显示在液晶屏幕上,密码采用“ * ”代替,按“退出”键退出当前操作并返
回到主界面。
3) 密码可修改,且可设置为 1~15 位可变长度密码,掉电不失。
相对于一般密码锁的固定密码长度,长度可变大大增强其安全性。且按算法检测密码的
强弱程度,提高密码安全性。掉电后密码不会改变。
4) 输入三次错误密码自锁,且蜂鸣器报警鸣声。有效防止恶意套取密码。
5) 客人留言功能。客人可输入留言供主人查看,输入留言后,在主界面有相关提示。
6) 门铃功能。按下门铃后,蜂鸣器发声,且显示主人设定的留言供客人查看。
四、 硬件设计
硬件系统的总体设计图
输入模块
矩阵键盘
显示模块
LCD1602
储存模块
AT24C02
微处理模块
AT89C51
门锁驱动电路
报警电路
振荡、复位电路
硬件的组成
如图所示,本设计由微处理模块、输入模块、显示模块、储存模块、驱动和报警电路构
成。
微处理模块:采用 AT89C51 单片机,有 32 个 IO 口可供使用,满足本设计要求,且成本地、
运行功耗低,使用可靠。
显示模块:LCD1602 具有体积轻巧、功耗低、显示内容丰富等特点,可提供更好的人机操
作界面。
储存模块:AT24C02 具有掉电后数据不丢失的特点,用于储存本设计的用户设置密码,且
功耗低。
驱动和报警模块:由发光二极管和蜂鸣器组成。发光二极管亮即代表密码输入正确,驱动开
锁电路。输入密码错误,蜂鸣器鸣声报警。
五、 软件设计
程序流程图
开始
初始化变量,LCD
并进入主循环
N
按键?
Y
0~9 数字键?
N
向前清除键?
Y
Y
N
退出键?
N
留言键?
N
Y
Y
密码达最大长度?
Y
N
提示并记录
返回
Y
返回
全部清除完?
N
清除前一位密码
返回主界面
有无客人留言?
N
Y
留言按键选择
显示客人的留言信息
N
1?
Y
N
2?
Y
N
3 或退出?
返回
Y
主人输入留言
客人输入留言
退出?
N
退出?
Y
N
Y
保存信息并返回
Y
显示主人留言
信息,响铃
返回
门铃?
N
确定键?
Y
检查密码,正确?
N
N
密码错误 3 次?
N
Y
提示并开门
Y
提示密码错误,并等待退出
键盘自锁 30 分钟
循环
修改密码?
Y
返回
N
旧密码输入正确?
Y
输入新密码并再输入一次确定
两次密码一致?
Y
N
修改成功,等待退出
提示错误
保存并退出
返回
六、 界面功能说明
人机界面说明
开机界面。
在此界面输入正确密码,可打开门锁,提示如上所示
若输入错误密码,提示如上。连续输入三次次错误密码,将自锁一段时间。
上面为自锁时间的倒计时。在倒计时未到之前,按下矩阵键盘任何键都不能操作。
在主界面按下修改密码键可重新设置密码,先输入旧密码,再输入新密码。
再输入两次新密码且两次输入都相同的情况下,提示修改成功,并根据输入密码的信息,根
据自定义算法算出密码的强度。(当输入密码为 123 时,强度检测为 weak 弱)
当输入两次密码不相同时,提示如上,要再重新执行修改密码步骤。
在主界面下按下留言键,进入用户选择界面,可选择 Master (主人)或 Guest(来宾)。
选择 Guest(来宾)后,你可以输入留言以供主人查看。输入留言后,在主界面显示“¥”
以作提示,此情况下按留言键进行查看。
按下门铃键,显示主人设置好的留言,该留言在主界面进入留言功能后修改。