本设计考虑到多功能电子密码锁占用单片机端口不多，所以51单片机选择AT89C2051单片机做微控制器件，也可以选择其它系列的51单片机，比如STC89C51等常用的单片机。

新颖的多功能电子密码锁集电子门锁、防盗报警器、门铃等功能于一身,同时具有定时器呼唤、断电自动报知、显示屋内有无人和自动留言等诸多附加功能。本文利用AT89C2051微控制器控制硬件电路,打破传统专用硬件的电路形式,使功能更加灵活、快捷。

系统结构框图

系统硬件结构框图如图1所示,核心单元模块采用51系列AT89C2051的最小系统,主要功能是提供密码校验和电子钥匙校验,控制系统的4×3键盘输入单元、各功能开关、防盗报警系统、LCD液晶显示器、音效电路等单元电路,系统组装之后的成品如图2所示。

键盘输入单元 系统通过PA口与PC口扩展1个4×3键盘,作为密码输入单元。键盘扫描所用引脚为P1.0～P1.6,其中P1.4～P1.6的3个引脚用于输出扫描信号,P1.0～P1.3的4个引脚用于检测按键的状态。P1.0～P1.6的状态组成的键码以及对应按键如附表所示。

用户可以根据实际情况随意改变密码值或密码长度,按下"密码修改键"提示用户输入原密码,通过校验后提示输入新密码,一次写入CPU存储器中,另一次写入8155内部RAM中,以便机器确认密码的正确性。输入完毕后,按修改确认键,两次的密码完全一致时,密码修改完成,用户在开启时输入新密码即可。

系统采用分段校验密码的方法实现密码校验的辅助功能,这种方法可靠度高,易实现。因用户密码分别存储在8155和CPU存储器中,利用两次密码的比较,提高密码的可信度,有效防止程序跑飞、出错等情况。开锁时系统自动进入密码校验子程序,每输入一位系统校验一位,密码输入最长时间为90s,当密码输入错误时,则系统声、光提示一次;若连结三次输入密码错误,则系统自动报警;当输入密码正确无误时门锁自动开启并提示。

外围单元电路引脚P3.0作为开锁电平UNLOCK的输出端,P3.0输出开锁电平UNLOCK;引脚P3.1作为报警电平DANG的输出端;P3.2作为LOCK控制输出端,P3.3作为有效按键提示EFFI输出端;P3.4作为错误输入警告WARN输出端。当系统引脚作为I／O口使用时,引脚第二功能信号引线保持高电平,维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通;当引脚作为第二功能时,该引脚置"1",维持第二功能信号的输出畅通。

部分外围电路原理图如图3所示。

系统扩展功能

定时器呼唤功能 在用户打开门锁的期间内,如果门锁不立即闭合,则系统通过CPU定时器功能,每隔20s蜂鸣器报警一次,提示用户及时关闭门锁。

防盗报警功能 系统的报警功能利用断线方式报警,除使用密码和电子钥匙开启门锁之外的任何方式打开门锁时都会截断安装在门内侧的线路,当CPU检测不到返回信号时,系统自动启动报警单元报警。正常开启门锁时,系统暂时切断报警单元的电源,直到门锁再次闭合,CPU重新检测到信号时再接通报警单元电源,同时进入监控状态。

多功能门铃单元 当有客人按下门铃时,多功能门铃单元还将显示主人是否在家。若有人在家时,门铃单元执行正常的门铃功能;若无人在家,按下锁门键时门内侧安装的一开关被闭合,当按门铃时,门铃不响,同时提示"主人不在家,有事请留言"。若按下"留言"键,则系统控制磁带录音机录音,通过门外侧的MIC留言,留言结束后松开按键,同时点亮门内侧的"留言指示灯",直到手工关闭留言指示灯。

断电自动报知单元 为保证系统和报警单元在断电情况下可以正常工作,系统备有独立电源供电,断电时自动切换供电方式并告知用户。

电子钥匙辅助单元 常用的电子钥匙为IC卡式,整个读卡单元由CIPH09芯片、24C01A密码存储器、卡座以及外围电路组成,原理图如图4所示。

小结

在本文多功能电子密码锁系统的基础上结合单片机的串行通讯功能,可以将多个家庭的密码锁互联成网络,通过上位机进行有效管理,同时结合IC卡和网络技术,更适合于楼寓管理或小区化管理。