基于单片机的金库门电子密码锁系统设计

 

　　本论文就加强金库的安全管理，针对目前金库的管理缺陷，设计了一种金库门电子密码锁系统。这种密码锁不需要更改密码却每次开锁密码都不一样。保密性很高，既需要输入一组随机序号，同时还需要输入一个经过密码生成器计算得出的可变密码。本设计在安全系数要求很高，且需要多人管理与参与才能开锁的场合下非常适用。每次开锁密码不同，解决了传统键盘式电子密码锁容易被他人在键盘上试探出来，或被旁观者窥测出来，保密性不足的缺点。

　　1 设计思路

　　整个设计由金库门密码锁控制器和密码生成器两大部分组成。两部分均有液晶显示模块和键盘模块，作为人机对话的界面和工具。不同的是密码锁控制器还包含密码识别模块和开锁控制模块，用户从键盘上输入密码信息，通过内置信息的计算、对比和判断，产生对开锁控制模块与报警系统的控制。而密码生成器主要包含密码生成模块，根据用户输入的信息，通过一定的算法计算出密码，并将密码通过液晶显示反馈给用户。

　　密码生成器由一名机构负责人掌管。当用户需要开启金库门时，金库门密码镇控制器先为用户产生六位随机码，用户获取了随机码之后需要向机构负责人索取密码。机构负责人在密码产生器上按照提示输入2位随机序号和用户所告知的6位随机码，密码产生器计算出6位密码，负责人员告知用户2位随机序号和6位密码，用户输入2位序号和6位密码后，金库门密码锁经同样算法计算，如果密码匹对正确，则开锁，否则不开。密码输入错误次数超3次则蜂鸣器鸣叫并启动报警系统，只有输入正确的系统内置口令才能使蜂鸣器停止鸣叫以及关闭报警系统。

　　金库门密码锁控制器和密码生成器具有同样的内置口令，该内置口令可重新设置，当重新设置时需要验证原口令，如果相同则可进行更改，并将新口令保存在单片机的EEP-ROM中。关机后，保存的口令不丢失。重新设置内置口令后，同样的随机码、随机序号，开锁密码是不一样的。

　　2 STC12系列单片机以及OCM12864的简介

　　STC12系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，与普通单片机相比，具有高速/低功耗/超强抗干扰/无法解密等优点，是新一代8051单片机，且指令代码完全兼容传统8051，速度却快8～12倍。工作电压为3.8 V～2.2 V(3 V单片机)/5.5 V～3.3 V(5 V单片机)，有6个16位定时器，兼容普通8051的定时器或4个外部中断，具有看门狗和EEPROM功能，并且内部集成MAX810专用复位电路。基于上述优势，本设计采用STC12系列单片机。

　　液晶显示部分采用OCM12864图形点阵液晶显示模块，该图形点阵液晶显示模块有128×64点阵，可显示各种字符及图形，可与CPU直接接口，具有8位标准数据总线、6条控制线及电源线。OCM12864具有自己的指令集，结合OCM12864的接口时序，可以实现对液晶模块的读写操作。图1、图2分别为OCM12864的读操作和写操作时序，比较读写操作时序，可以发现读写操作时序的不同之处在于片选信号R/W在E有效时的取值。当E为高电平，R/W为高电平时则是单片机执行的是读操作;当E为高电平，R/W为低电平时则是单片机执行的是写操作。本设计采用OCM12864中的OCM12864-5(3 V)和OCM12864-2(5 V)，根据金鹏电子有限公司提供的读写操作时序编程可以实现对液晶模块的读写。

　　

 

　　3 硬件设计

　　系统硬件设计由两大部分组成：密码生成器硬件设计和密码锁控制器硬件设计。

　　3.1 密码生成器硬件设计

　　以STC12系列单片机STC12LE5410AD(3 V单片机)为核心，结构框图如图3所示。其功能模块主要由电源电路模块、键盘电路、液晶显示模块和指示控制模块四部分组成的。

　　

 

　　电源模块设计采用双电源切换供电，即既可以通过USB接口供电，也可以通过电池为系统供电。经USB或电池引出来的电压是5 V，再经1117-33稳压管稳压之后为CPU提供3.3V电压。STC12LE5410AD的P1口与键盘电路相连接，P3.6接LED灯作为系统的指示灯。P3.0与OCM12864的数据/指令引脚RS相连，实现数据/指令选择，当RW=1时，数据DB0-DB7将送入显示RAM;当RW=0时，数据DB0-DB7将送入指令寄存器执行。数据的读写选择R/W由P3.4来控制。E为0CM12864的液晶屏的读写使能端，并通过STC12LE5410AD的P3.2和P3.3选择OCM12864左半屏和右半屏。除此之外，V0是LCD的调整电压，必须与VEE一起与10 k电位器相连，可对液晶屏的对比度进行调整。