一种安全的密码锁设计电路

一种能防止多次试探密码的基于单片机的密码锁设计方案，根据用户的１０条总体要求，给出了该单片机密码锁的硬件电路和软件程序，同时给出了单片机型号的选择、硬件设计、软件流程图、单片机存储单元的分配、汇编语言源程序及详细注释等内容。很多行业的许多地方都需要密码锁，但普通密码锁的密码容易被多次试探而破译。本文给出了一种能防止多次试探密码的密码锁设计方法，从而有效地克服了上述缺点。

硬件电路

图１所示是笔者设计的一种密码锁电路。该密码锁主要 是以下１０条特点：

（１）总共可以设置８位密码，每位的取值范围为１～８。

（２）用户可以自行设定和修改密码。

（３）按每个密码键时都有声音提示。

（４）若键入的８位开锁密码不完全正确，则报警５秒钟，以提醒他人注意。

（５）开锁密码连续错３次要报警１分钟，报警期间输入密码无效，以防窃贼多次试探密码。

（６）键入的８位开锁密码完全正确才能开锁，开锁时要有１秒的提示音。

（７）电磁锁的电磁线圈每次通电5秒，然后恢复初态。

（８）密码键盘上只允许有８个密码按键。锁内有备用电池，只有内部上电复位时才能设置或修改密码，因此，仅在门外按键是不能修改或设置密码的。

（９）密码设定完毕后要有２秒的提示音。

（１０）成本低，硬件和软件都很简洁可靠，易于批量生产。

根据总体要求分析，该密码锁电路所需要的Ｉ／Ｏ口线少于１５个，若设计得当，程序不会超过２００条指令，所以可选择质优价廉的ＡＴ８９Ｃ１０５１／２０５１或者ＧＭＳ１０５１／２０５１，而且不需要外接程序存储器和数据存储器及其它扩展部件，所以成本很经济。

图1 电磁锁原理图

在图１所示电路中，Ｐ１口连接８个密码按键ＡＮ１～ＡＮ８，开锁 信号由Ｐ３．2输出，报警和提示音由Ｐ３．７输出。ＢＬ是用于报警与声音提示的喇叭，K是继电器控制电磁线圈。

软件设计

图２给出了该单片机密码锁电路的软件流程图。图中ＡＡ１～ＡＡ８以及ＳＴＡＲＴ、ＳＥＴ、ＳＡＶＥ是程序中的标号，是为了理解程序而专门标在流程图的对应位置的，分析程序时可以仔细对照参考。

３．１ 存储单元的分配

该密码锁中ＲＡＭ存储单元的分配方案如下：

３１Ｈ～３８Ｈ：依次存放８位设定的密码，首位密码存放在３１Ｈ单元；

Ｒ０：指向密码地址；

Ｒ２：已经键入密码的位数；

Ｒ３：存放允许的错码次数３与实际错码次数的差值；

Ｒ４至Ｒ７：延时用；

００Ｈ：错码标志位。

对于ＲＯＭ存储单元的分配，由于程序比较短，而且占用的存储空间比较少，因此，在无特殊要求时，可以从００３０Ｈ单元（其它地址也可以）开始存放主程序。

图2 电磁锁程序流程图

源程序

下面是该电子密码锁的软件源程序代码：

ＯＲＧ ００００Ｈ

ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ

ＯＲＧ ００３０Ｈ

ＳＴＡＲＴ：ＡＣＡＬＬ ＢＰ

ＭＯＶ Ｒ０，＃３１Ｈ

ＭＯＶ Ｒ２，＃８

ＳＥＴ： ＭＯＶ Ｐ１，＃０ＦＦＨ

ＭＯＶ Ａ，Ｐ１

ＣＪＮＥ Ａ，＃０ＦＦＨ，Ｌ８

ＡＪＭＰ ＳＥＴ

Ｌ８： ＡＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ

ＣＪＮＥ Ａ，＃０ＦＦＨ，ＳＡＶＥ

ＡＪＭＰ ＳＥＴ

ＳＡＶＥ： ＡＣＡＬＬ ＢＰ

ＭＯＶ ＠Ｒ０Ａ

ＩＮＣ Ｒ０

ＤＪＮＺ Ｒ２，ＳＥＴ

ＭＯＶ Ｒ５，＃１６

Ｄ２Ｓ： ＡＣＡＬＬ ＢＰ

ＤＪＮＺ Ｒ５，Ｄ２Ｓ

ＭＯＶ Ｒ０，＃３１Ｈ

ＭＯＶ Ｒ３，＃３

ＡＡ１： ＭＯＶ Ｒ２，＃８

ＡＡ２： ＭＯＶ Ｐ１，＃０ＦＦＨ

ＭＯＶ Ａ，Ｐ１

ＣＪＮＥ Ａ，＃０ＦＦＨ， Ｌ９

ＡＪＭＰ ＡＡ２

Ｌ９ ＡＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ

ＣＪＮＥ Ａ，＃０ＦＦＨ，ＡＡ３

ＡＪＭＰ ＡＡ２

ＡＡ３： ＡＣＡＬＬ ＢＰ

ＣＬＲ Ｃ

ＳＵＢＢ Ａ， ＠Ｒ０

ＩＮＣ Ｒ０

ＣＪＮＥ Ａ，＃００Ｈ，ＡＡ４

ＡＪＭＰ ＡＡ５

ＡＡ４： ＳＥＴＢ ００Ｈ

ＡＡ５： ＤＪＮＺ Ｒ２，ＡＡ２

ＪＢ ００ＨＡＡ６

ＣＬＲ Ｐ３．５

Ｌ３ ＭＯＶ Ｒ５，＃８

ＡＣＡＬＬ ＢＰ

ＤＪＮＺ Ｒ４，Ｌ３

ＭＯＶ Ｒ３，＃３

ＳＥＴＢ Ｐ３．５

ＡＪＭＰ ＡＡ１

ＡＡ６： ＤＪＮＺ Ｒ３，ＡＡ７

ＭＯＶ Ｒ５，＃２４

Ｌ５： ＭＯＶ Ｒ４，＃２００

Ｌ４： ＡＣＡＬＬ ＢＰ

ＤＪＮＺ Ｒ４，Ｌ４

ＤＪＮＺ Ｒ５，Ｌ５

ＭＯＶ Ｒ３，＃３

ＡＡ７： ＭＯＶ Ｒ５，＃４０

ＡＣＡＬＬ ＢＰ

ＤＪＮＺ Ｒ５，ＡＡ７

ＡＡ８： ＣＬＲ ００Ｈ

ＡＪＭＰ ＡＡ１

ＢＰ： ＣＬＲ Ｐ３．７

ＭＯＶ Ｒ７，＃２５０

Ｌ２： ＭＯＶ Ｒ６，＃１２４

Ｌ１： ＤＪＮＺ Ｒ６，Ｌ１

ＣＰＬ Ｐ３．７

ＤＪＮＺ Ｒ７，Ｌ２

ＳＥＴＢ Ｐ３．７

ＲＥＴ

ＤＥＬＡＹＭＯＶ Ｒ７，＃２０

Ｌ７： ＭＯＶ Ｒ６，＃１２５

Ｌ６： ＤＪＮＺ Ｒ６，Ｌ６

ＤＪＮＺ Ｒ７，Ｌ７

ＲＥＴ

ＥＮＤ

应用说明

若按键ＡＮ１～ＡＮ７分别代表数码１～７，按键ＡＮ０代表数码８。在没有键按下时，Ｐ１．０～Ｐ１．７全是高电平１，若某个键被按下，相应的口线就变为低电平０。假如设定的密码是６１２３４５７８，当按键ＡＮ６被按下时，Ｐ１．６变为低电平，Ｐ１端口其余口线为高电平，此时从Ｐ１端口读入的数值为１０１１１１１１，存到３１Ｈ单元的密码值就是１０１１１１１１，也就是ＢＦＨ。依此类推，存到３２Ｈ至３８Ｈ单元的密码值分别是ＦＤＨ、ＦＢＨ、Ｆ７Ｈ、ＥＦＨ、ＤＦＨ、７ＦＨ、ＦＥＨ。开锁时必须先按ＡＮ６，使从Ｐ１口读入的第一个密码值与３１Ｈ单元存储的设定值相同，再顺序按ＡＮ１、ＡＮ２、ＡＮ３、ＡＮ４、ＡＮ５、ＡＮ７、ＡＮ０才能开锁。否则不能开锁，同时开始报警。