當(dāng)前雖然許多智能鎖(如指紋辨別,、IC卡識(shí)別)已相繼問(wèn)世，但這類(lèi)產(chǎn)品是針對(duì)特定指紋或有效卡,，只能適用于保密要求高且僅供個(gè)別人使用的箱,、柜、房間等,。另外,，卡片式的IC卡易丟失和損壞，加上其成本較高,，在一定程度上限制了這類(lèi)產(chǎn)品的普及和推廣,。
電子密碼鎖具有安全性能高、成本低,、功耗低,、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)使其作為防盜衛(wèi)士的角色越來(lái)越重要?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的電子密碼鎖有的是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)一些產(chǎn)品模塊再開(kāi)發(fā)，不具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),；有的是自主研發(fā)的,，但其功耗與成本都比較高，不具備廣泛的應(yīng)用價(jià)值,。為了克服這些缺點(diǎn),，從經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度出發(fā)，采用單片機(jī)AT89S5l與低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作為主控器件與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元,，設(shè)計(jì)一款可更改密碼,，具有報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理功能的電子密碼鎖,。該電子密碼鎖體積小,，易于開(kāi)發(fā)、成本較低,，安全性高,，能將其存儲(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)給上位機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控,，方便管理人員及時(shí)分析和處理數(shù)據(jù),。
1 電子密碼鎖的硬件設(shè)計(jì)
電子密碼鎖的硬件由核心處理模塊、電源管理模塊,，執(zhí)行模塊和通信模塊組成,，其電路結(jié)構(gòu)如圖l所示。
1．1 核心處理模塊
核心處理模塊是電子密碼鎖工作的核心,，它不僅要對(duì)密碼鎖的信息進(jìn)行處理,，還要負(fù)責(zé)調(diào)度各種程序穩(wěn)定的運(yùn)行并控制其他模塊，其模塊主要由單片機(jī),，鍵盤(pán),，存儲(chǔ)器，顯示電路組成,。其中,，單片機(jī)是核心處理模塊的核心部分，其主要任務(wù)是配合軟件來(lái)完成信息處理和記錄,、控制調(diào)度其他部分正常工作,、電器的控制、密碼校對(duì)和修改等工作,。從電子密碼鎖功能的需要,、性?xún)r(jià)比、程序的數(shù)據(jù)量和接口電路等多方面綜合考慮,，本文選用ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)作為控制器的核心,。鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)采用4×4行列鍵盤(pán)的形式,，直接由AT89S51的Pl口的高、低字節(jié)構(gòu)成,。
電路中選用AT24C02作為密碼和開(kāi)鎖信息的存儲(chǔ)器,，該存儲(chǔ)器是一款具有I2C總線接口的串行EEFROM，由于AT89S51單片機(jī)沒(méi)有I2C總線接口,，在電路上選用單片機(jī)的P2．2,、P2．3分別與AT24C02的SCL和SDA線相連，軟件上實(shí)現(xiàn)模擬I2C總線接口,。在該存儲(chǔ)器中還保存著用戶(hù)修改后的一級(jí),、二級(jí)權(quán)限密碼和最近20次開(kāi)鎖的具體時(shí)間，以及非法偷,、套密碼的提示信息,，用戶(hù)通過(guò)按鍵可方便的實(shí)現(xiàn)查閱。存儲(chǔ)器與單片機(jī)的連接如圖2所示,。鑒于該系統(tǒng)在功能上要求實(shí)現(xiàn)密碼輸入提示,、開(kāi)鎖信息的查閱、時(shí)間顯示等信息,，并從低成本出發(fā),，故選用SMCl602A液晶顯示模塊作為顯示電路，其電路結(jié)構(gòu)如圖3所示,。
1．2 電源管理模塊
該設(shè)計(jì)需要使用+5 V直流電源為整個(gè)電路供電。電路中采用一個(gè)穩(wěn)壓器將輸入的直流電源電壓轉(zhuǎn)換成+5 V的電壓,。另外,，如果僅僅依靠外接直流電源供電會(huì)出現(xiàn)因停電而無(wú)法開(kāi)鎖的問(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)題,，在設(shè)計(jì)電源管理模塊時(shí)加入了自動(dòng)切換電路的方案,，使電池組供電和外接直流電源供電這兩種方式能夠根據(jù)實(shí)際需要迅速自動(dòng)切換，從而保證電子密碼鎖可以長(zhǎng)時(shí)間不間斷工作,。電源自動(dòng)切換電路選用LTC-4414器件,。通過(guò)LTC4414對(duì)2個(gè)P溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管控制，實(shí)現(xiàn)2個(gè)電源高效“或”操作的自動(dòng)切換電路,。
1．3 執(zhí)行模塊
執(zhí)行電路通過(guò)單片機(jī)其中1個(gè)引腳線發(fā)出信號(hào),，經(jīng)三極管放大后。由繼電器驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作將鎖打開(kāi)的方案,，電路結(jié)構(gòu)如圖4所示,。另外，報(bào)警電路采用時(shí)基集成電路555及其輔助元件構(gòu)成,，在聯(lián)網(wǎng)的情況下,，報(bào)警信號(hào)可通過(guò)串口擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)發(fā)給主控制器,，提醒管理人員注意。
關(guān)鍵字：AT89S52 溫度顯示報(bào)警
1．4 通信模塊
在通信電路設(shè)計(jì)中,，采用MAX489進(jìn)行全雙工通信,，MAX489的引腳R0為接收器輸出，接TTL電平RXD信號(hào),；引腳DI為發(fā)送器輸入,，接TTL電平TXD信號(hào)；引腳-VT,、引腳+VT為發(fā)送器輸出,，接發(fā)送傳輸線；引腳-VT,，引腳+VT為接收器輸入,，接收傳輸線；引腳DE為發(fā)送使能端,，接+5 V,；引腳是接收使能端，接地,，通信電路如圖5所示,。
2 電子密碼鎖的軟件設(shè)計(jì)
電子密碼鎖的軟件設(shè)計(jì)是整個(gè)電子密碼鎖可靠安全運(yùn)行的關(guān)鍵，為了提高電子密碼鎖的安全性能,，該設(shè)計(jì)引入安全體系概念,，即在設(shè)計(jì)時(shí)建立一般的指導(dǎo)原則和約束條件，為電子密碼鎖提供了安全服務(wù)和安全機(jī)制,，使其軟件程序構(gòu)成一個(gè)完整的安全體系結(jié)構(gòu),。安全體系主要是由4種安全服務(wù)和4種安全機(jī)制構(gòu)成，其中安全服務(wù)包括：鑒別,、訪問(wèn)控制,、信息機(jī)密性、信息完整性,；安全機(jī)制包括：鑒別交互機(jī)制,、訪問(wèn)控制機(jī)制、加密,、信息完整性,。安全體系主要是通過(guò)軟件設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。密碼鎖軟件總體分為兩部分：1)控制程序,，其中包括主程序,、延時(shí)子程序、時(shí)間設(shè)置子程序、修改密碼子程序,、掃描鍵盤(pán)輸入子程序,、報(bào)警子程序；2)網(wǎng)絡(luò)管理程序,，其中包括開(kāi)鎖信息查詢(xún)子程序,、串行通信程序。軟件設(shè)計(jì)中,，引入了二層權(quán)限加密的技術(shù),，對(duì)輸入的8位十進(jìn)制基礎(chǔ)密碼進(jìn)行判別，如果輸入密碼正確,，則可以直接開(kāi)鎖,。如果不正確，并且3次以上輸入不正確,，則封鎖輸入口并報(bào)警利用互聯(lián)網(wǎng)通知管理人員,，存儲(chǔ)報(bào)警信息。如果要修改密碼,，則需要在輸入基礎(chǔ)密碼判別正確后,，輸入高級(jí)權(quán)限密碼，通過(guò)系統(tǒng)確認(rèn)后方可修改密碼,。電子密碼鎖利用AT89S5l單片機(jī)軟,、硬件資源，從而使系統(tǒng)具有很高的可靠性和安全性,。
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序流程如圖6所示,，圖7和圖8給出人機(jī)交互界面和電子密碼鎖實(shí)物。
3 結(jié)束語(yǔ)
該電子密碼鎖設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,、自動(dòng)報(bào)警和開(kāi)關(guān)鎖等功能,，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低,、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是設(shè)計(jì)電子密碼鎖需要結(jié)合實(shí)際綜合考慮很多因素,，因此該電子密碼鎖設(shè)計(jì)需要在實(shí)際中進(jìn)一步完善和改進(jìn),。另外，在系統(tǒng)應(yīng)用程序方面,，該設(shè)計(jì)只實(shí)現(xiàn)了修改密碼,、開(kāi)關(guān)鎖、自動(dòng)報(bào)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能,，要想在現(xiàn)實(shí)生活中推廣,，還必須針對(duì)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的需要，進(jìn)一步完善系統(tǒng)功能的程序。