本發(fā)明涉及一種微電子控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于微型計算機(jī)的密碼鎖。

背景技術(shù)：

近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，電子電器的飛速發(fā)展。人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。然而不法分子也是越來越多，原因在于大部分人防盜意識還不夠強，造成偷盜現(xiàn)象屢見不鮮。越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂。在信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，我們生活中必不可需的設(shè)備都向著小型化、便攜化、智能化、自動化的方向發(fā)展。所以電子密碼鎖隨著快節(jié)奏的生活應(yīng)運而生。在我國六七十年代還是傳統(tǒng)的一把鑰匙配一把鎖，不管是單位還是個人每天都要認(rèn)真檢查是否鎖上了門，而且鑰匙還不能隨便亂放，一旦不小心忘記放在哪里很可能就打不開門了。傳統(tǒng)的鎖也相當(dāng)?shù)牟话踩?，會有一些不法分子想盡辦法打開你的房鎖去偷盜東西。電子密碼鎖的產(chǎn)生使得這些問題都不再是問題。

20世紀(jì)80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，同時可靠性提高，成本也相對提高，所以只適合使用在安全性要求較高的場合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對密碼鎖的研究一直沒有明顯進(jìn)展。到了90年代，美國、意大利、德國、日本、加拿大、韓國以及我國的臺灣、香港等地的微電子技術(shù)的進(jìn)步和通信技術(shù)的發(fā)展為密碼鎖提供了技術(shù)上的支持，從而推動密碼鎖走向?qū)嶋H應(yīng)用的階段。目前，在西方國家，電子密碼鎖技術(shù)相對先進(jìn)，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，使之更加安全更加可靠實現(xiàn)大門的管理。我國于90年代初期開始對密碼鎖進(jìn)行初步的探索。到目前為止，隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，電子密碼鎖的技術(shù)領(lǐng)域已發(fā)展的十分成熟。從目前的技術(shù)水平和市場認(rèn)可程度看，使用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于保險箱、保險柜和金庫，還有一部分應(yīng)用于保管箱和運鈔車。在其他技術(shù)領(lǐng)域還有遙控式電子密碼鎖以及卡片式密碼鎖等。

申請?zhí)枮?01110344427.x的專利公開一種單片機(jī)控制的電子密碼鎖,涉及密碼裝置及電子控制領(lǐng)域。本發(fā)明的特征在于:包括鍵盤輸入部分、顯示模塊5、單片機(jī)控制模塊、密碼判斷指示燈,聲音提示模塊;所述各部分由執(zhí)行線路連接后實現(xiàn)功能。本發(fā)明的有益效果是:使用4行4列的矩陣式鍵盤輸入,成本低、使用方便;提供了數(shù)字顯示模塊5和密碼判斷指示燈,密碼正確與否,可通過數(shù)字顯示模塊5來提示用戶,也可通過不同的指示燈發(fā)光判斷;可修改、重新設(shè)置密碼;提供了聲音提示模塊,密碼輸入錯誤會給出警告音;限制輸入錯誤次數(shù)。

申請?zhí)枮?4107641.5的專利公開一種由單片微型計算機(jī)控制的可編碼密碼鎖,只用三個按鈕發(fā)密碼,操作限時,非法操作超過允許次數(shù)報警,兼有門鈴、功能擴(kuò)展信號報警、拆鎖破門報警、電源電壓不足時指示燈發(fā)光告知需更換電池、可在門外接入外接電源以便在電池失效的情況下仍能正常開鎖、遺忘開鎖密碼時可拆鎖開鎖功能。比目前國內(nèi)外用十個鍵發(fā)碼、功能單一的同類產(chǎn)品具有功能豐富、保密性強、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、微電腦智能化控制的特點。

申請?zhí)枮?01210237347.9的專利公開一種基于電子密碼鎖的防盜系統(tǒng)。本發(fā)明在應(yīng)用過程中，并不是向開鎖人員分配物理的鑰匙，而是一個索引碼和一個門鎖密碼，當(dāng)開鎖人員通過密碼輸入裝置輸入門鎖密碼，通過監(jiān)控計算機(jī)對門鎖密碼進(jìn)行處理，監(jiān)控計算機(jī)首先對門鎖密碼進(jìn)行核對，當(dāng)核對無誤時，再對當(dāng)前開鎖人員的面部圖像進(jìn)行處理和核對，當(dāng)兩次核對無誤，則控制裝置控制電子鎖開鎖。同時控制裝置要向管理員所持有的用戶終端發(fā)出通知信號，以便通知管理員有人進(jìn)入了房間，需要管理員加以注意。本發(fā)明核對門鎖密碼和開鎖人員的面部圖像，只有具有權(quán)限的本人才可以進(jìn)入房間，避免門鎖密碼被他人獲取后非法進(jìn)入房間的情況，極大的提高了基于電子密碼鎖的防盜系統(tǒng)的安全性能。

然而，上述三種密碼檢測裝置或系統(tǒng)存在造價高、使用不便、故障率高等問題，出現(xiàn)不同的局限性，所以本發(fā)明提供了一種基于微型計算機(jī)的密碼鎖。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于微型計算機(jī)的密碼鎖，利用微型計算機(jī)靈活的編程設(shè)計和豐富的i/o端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)自由設(shè)定密碼、報警提示、設(shè)置萬用密碼、掉電存儲密碼等功能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于微型計算機(jī)的密碼鎖，包括主控機(jī)以及分別與所述主控機(jī)連接的電源模塊、信號采集模塊、存儲模塊、顯示模塊、報警模塊、開鎖模塊與遙控模塊；所述主控機(jī)包括安裝有客戶端平臺的微機(jī)終端；所述微機(jī)終端包括控制芯片以及分別與其連接的時鐘模塊、通訊模塊。

進(jìn)一步地，所述電源模塊包括復(fù)位模塊以及分別與所述復(fù)位模塊連接的變壓器、整流模塊、濾波器和穩(wěn)壓模塊，所述穩(wěn)壓模塊包括穩(wěn)壓芯片以及與其連接的降壓電容，所述復(fù)位模塊包括電自動復(fù)位單元、按鍵復(fù)位單元和外部脈沖復(fù)位單元。

進(jìn)一步地，所述控制芯片為嵌入式單片機(jī)，所述時鐘模塊包括內(nèi)部時鐘模塊和外部時鐘模塊，所述內(nèi)部時鐘模塊包括頻率振蕩器與瓷片電容，所述外部時鐘模塊包括電子計數(shù)器，所述嵌入式單片機(jī)連接接地電容。

進(jìn)一步地，所述信號采集模塊包括矩陣式鍵盤及其連接的外設(shè)端口，所述外設(shè)端口通過i/o總線連接編碼器。

進(jìn)一步地，所述客戶端平臺包括分析軟件，所述分析軟件包括labview軟件，用來實現(xiàn)開鎖指令輸入、指令存儲和識別結(jié)果輸出。

進(jìn)一步地，所述存儲模塊包括存儲芯片、尋址寄存器和定時器，所述存儲芯片和所述控制芯片之間通過串行接口總線連接。

進(jìn)一步地，所述遙控模塊包括紅外接收端、檢波電路和放大電路，所述紅外接收端連接所述控制芯片。

進(jìn)一步地，所述顯示模塊包括lcd顯示器，所述lcd顯示器包括液晶芯片，所述液晶芯片與所述主控機(jī)采用總線連接或模擬口先連接。

進(jìn)一步地，所述報警模塊包括揚聲器與報警指示燈，所述開鎖模塊包括電磁鎖與觸發(fā)信號器，所述報警模塊與所述開鎖模塊分別連接所述主控機(jī)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的密碼鎖采用先進(jìn)的電子技術(shù)，利用鍵盤或外接人機(jī)交互界面的輸入，通過控制電磁開關(guān)的閉合，實現(xiàn)安全保護(hù)的作用。當(dāng)用戶輸入正確的密碼，可打開鎖；當(dāng)用戶輸入錯誤密碼，則進(jìn)行提示，輸入錯誤密碼達(dá)到一定次數(shù)，即發(fā)出報警信號，并將電子鎖鎖死，等待一定時間后或由解碼器輸入授權(quán)密碼方可進(jìn)行再次開鎖，并提供密碼修改功能，一旦密碼泄漏或者是其他情況，可以通過解碼器更改密碼。在密碼設(shè)計方面，也可以通過設(shè)置不同的用戶編號給以不同的解鎖密碼，達(dá)到更加安全的效果，從而將傳統(tǒng)的機(jī)械密碼鎖和微電子技術(shù)結(jié)合起來，使密碼鎖技術(shù)更加智能化，在檢測鍵盤，密碼識別和機(jī)械控制方面具有較好的效果，通過修改程序增強密碼的復(fù)雜程度，在進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化后可以實現(xiàn)多功能、多用途的電子鎖設(shè)計方案。系統(tǒng)性能穩(wěn)定、體積小、功耗低、安裝方便，值得廣泛推廣與使用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明密碼鎖的組成結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明主控機(jī)的組成結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

如圖1、2所示，一種基于微型計算機(jī)的密碼鎖，包括主控機(jī)1以及分別與主控機(jī)1連接的電源模塊2、信號采集模塊3、存儲模塊4、顯示模塊5、報警模塊6、開鎖模塊7與遙控模塊8；主控機(jī)1包括安裝有客戶端平臺的微機(jī)終端；微機(jī)終端包括控制芯片9以及分別與其連接的時鐘模塊10、通訊模塊11?？刂菩酒?為嵌入式單片機(jī)，時鐘模塊10包括內(nèi)部時鐘模塊12和外部時鐘模塊13，內(nèi)部時鐘模塊12包括頻率振蕩器及其連接的瓷片電容，外部時鐘模塊13包括電子計數(shù)器，嵌入式單片機(jī)連接接地電容。

在實施例中控制芯片9可以選擇stc單片機(jī)，系統(tǒng)控制方案簡單，數(shù)據(jù)量小，可以做到最優(yōu)的成本控制，包括兩片e2prom，無需外擴(kuò)存儲器，模塊簡單可靠，時鐘模塊10是保證控制芯片9工作指令的同步執(zhí)行，是產(chǎn)生時序的基礎(chǔ)，單片機(jī)每執(zhí)行一條指令都是建立在時序模塊上的，為了能保證單片機(jī)執(zhí)行指令的同步，模塊就要在唯一的時鐘信號控制下按時序的先后進(jìn)行工作。它分為內(nèi)部時鐘模塊12和外部時鐘模塊13。外部時鐘模塊13通過外置的電子計數(shù)器進(jìn)行時序的同步激發(fā)，內(nèi)部時鐘模塊12是在單片機(jī)的內(nèi)部形成一個高增益的反向放大器，在其輸入引腳與輸出引腳分別接入一個電容，并在兩個電容之前串聯(lián)一個晶振，形成一個穩(wěn)定的自激頻率振蕩器。晶振的大小與單片機(jī)的振蕩頻率有關(guān)，電容的大小影響著振蕩器振蕩的穩(wěn)定性和起振的快速性，通常選擇10~30pf的瓷片電容。本發(fā)明電容選擇為33pf的瓷片電容，晶振頻率為12mhz，這樣是為了在進(jìn)行單片機(jī)與電腦進(jìn)行串口通信時容易產(chǎn)生和電腦時鐘同步的波特率，另外在設(shè)計模塊時，晶振和電容應(yīng)盡可能的靠近芯片，這樣可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，電嵌入式單片機(jī)與地之間可以接一個0.1uf的電容，它用來濾除電源的紋波，使單片機(jī)穩(wěn)定工作。

電源模塊2包括復(fù)位模塊以及分別與復(fù)位模塊連接的變壓器、整流模塊、濾波器和穩(wěn)壓模塊，穩(wěn)壓模塊包括穩(wěn)壓芯片以及與其連接的降壓電容，復(fù)位模塊包括電自動復(fù)位單元、按鍵復(fù)位單元和外部脈沖復(fù)位單元。密碼鎖需要使用5v直流電源供電，把有效值為220v頻率為50hz單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5v直流電壓。其主要原理是把單相交流電，經(jīng)過電源變壓器降壓。由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的主要作用是起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流模塊把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流模塊整流后的電壓含有較大的交流分量，會影響到負(fù)載模塊的正常工作。需要通過低通濾波模塊濾除交流成分使輸出電壓平滑穩(wěn)定。穩(wěn)壓模塊的功能是使輸出直流電壓基本不受負(fù)載電阻變化和電網(wǎng)電壓波動的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。本模塊使用集成穩(wěn)壓芯片lm7805解決了電源穩(wěn)壓問題，在穩(wěn)壓芯片的前段分別放置兩個電容主要是為了濾除電源中的高低頻干擾而在芯片之后又經(jīng)過一級的濾波以使電源更為潔凈，并在電源輸出端加上led以此來顯示電源的開關(guān)狀態(tài)。

單片機(jī)的rst引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平的時候才有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個震蕩脈沖周期（即2個機(jī)器周期）以上；通常為了保證應(yīng)用系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地復(fù)位，復(fù)位模塊應(yīng)使引腳rst腳保持10ms以上的高電平狀態(tài)。只要rst保持高電平，單片機(jī)就會自動循環(huán)復(fù)位。當(dāng)rst引腳從高電平狀態(tài)轉(zhuǎn)為低電平狀態(tài)時，單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)，從程序存儲器的0000h地址開始執(zhí)行用戶程序。電容c3和電阻r5組成上電復(fù)位模塊。上電瞬間rst引腳獲得高電平，隨著電容c11的充電，rst引腳的高電平逐漸下降。只要高電平保持足夠的時間，單片機(jī)就能完成復(fù)位。

信號采集模塊3包括矩陣式鍵盤及其連接的外設(shè)端口，外設(shè)端口通過i/o總線連接編碼器。鍵盤是單片機(jī)十分重要的輸入設(shè)備，是實現(xiàn)人機(jī)對話的紐帶。鍵盤是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個按鍵實際上就是一個開關(guān)元件，即鍵盤是一組規(guī)則排列的開關(guān)。根據(jù)按鍵與單片機(jī)的連接方式不同，按鍵主要分為獨立式按鍵和矩陣式按鍵，有了這些按鍵，對單片機(jī)的控制就方便多了。當(dāng)有一個鍵按下時，通過某一邊引腳賦低電平，掃描全部引腳看是否與最初的賦值一樣，不一樣則根據(jù)相應(yīng)的算法（通過改變后的值與初始值相或，根據(jù)結(jié)果賦值）確定是哪個鍵按下。

客戶端平臺包括分析軟件，分析軟件包括labview軟件，用來實現(xiàn)開鎖指令輸入、指令存儲和識別結(jié)果輸出。微機(jī)終端的通訊模塊11包括串行通信模塊，隨著計算機(jī)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和智能化控制的發(fā)展，多微機(jī)系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，計算機(jī)的通信功能顯得越來越重要。計算機(jī)通信是指將計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合完成計算機(jī)與外部控制設(shè)備或計算機(jī)與計算機(jī)之間的信息交換或信息處理，按通信方式可以分為兩大類：并行通信與串行通信。并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時進(jìn)行傳送,并行通信控制簡單、傳輸速度快，但是由于傳輸線較多長距離傳送時成本高且接收方的各位同時接收存在一定的困難。串行通訊傳輸線少，長距離傳送時成本低且可以利用電話網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備，所以本發(fā)明采用串口與單片機(jī)進(jìn)行通信。串行通訊端口，rs-232主要用于計算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換與通訊rs-232通訊接口是電子領(lǐng)域的一種標(biāo)準(zhǔn)化傳輸接口，主要是為了進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸與通訊連接終端設(shè)備的物理接口。rs-232采用非平衡連接在這個線路中信號的電壓都使用一個公共的接地線，所有信號電壓都加到一條導(dǎo)線上為了能提高串口通信的抗干擾能力和數(shù)據(jù)傳送距離，rs-232芯片的信號和電平采用負(fù)邏輯電平，直流電壓值在-15至-5v芯片規(guī)定為邏輯值“1”，直流電壓值在+5至+15v芯片規(guī)定邏輯值“0”，直流電壓在-5至+5v為過渡區(qū)。由于單片機(jī)輸入與輸出為ttl電平這與pc機(jī)所執(zhí)行的串行接口標(biāo)準(zhǔn)不一致數(shù)據(jù)無法正常傳輸。要實現(xiàn)單片機(jī)與pc機(jī)之間的數(shù)據(jù)通讀，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。一般常用的電平轉(zhuǎn)換器件有mc1488、mc1489及max232等，但mc1488、mc1489需要±12v電源，這對于不具備±12v電源的單片機(jī)系統(tǒng)是非常不便的。故本發(fā)明使用max232實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。單片機(jī)的第10、11管腳與max232芯片的11、12管腳相連并互相傳送數(shù)據(jù)通過max232芯片將單片機(jī)的ttl電平轉(zhuǎn)換成電腦所能識別的電平。

存儲模塊4包括存儲芯片、尋址寄存器和定時器，存儲芯片和控制芯片9之間通過串行接口總線連接。存儲芯片可以選擇24c04存儲芯片，在使用時，把存儲芯片的wp引腳接到gnd上使密碼鎖進(jìn)行正常的讀/寫操作，把sda串行數(shù)據(jù)/地址與單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入引腳使at24c02與單片機(jī)進(jìn)行所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，把sck串行時鐘引腳與單片機(jī)時鐘輸入引腳相連接，讓單片機(jī)產(chǎn)生一個24c04工作的時鐘，使其正常的工作。定時器可以選擇數(shù)據(jù)線看門狗定時器，可實現(xiàn)編程復(fù)位功能，串行接口總線可實現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速率。

遙控模塊8包括紅外接收端、檢波電路和放大電路，紅外接收端連接控制芯片9。紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c：成本廉價、建設(shè)工程期短、適應(yīng)性好、擴(kuò)展性好、設(shè)備維護(hù)上更容易實現(xiàn)。使用紅外模塊進(jìn)行傳輸，豐富了系統(tǒng)的功能，提高了系統(tǒng)的可操作性，因而達(dá)到了交互式與智能化。紅外數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運用在紅外遙控系統(tǒng)和車輛的監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、小區(qū)的安全防火系統(tǒng)和傳呼系統(tǒng)、身份的識別、非接觸rf的智能卡等。工業(yè)設(shè)備中，在高壓，輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。遙控模塊8將信號的接受、放大、檢波等集于一身，而且可以經(jīng)過編碼解碼時單片機(jī)收到可識別的信號源。這樣一來便會減少硬件設(shè)計過程中的麻煩，使模塊簡單化，且應(yīng)用起來比較方便。

顯示模塊5包括lcd顯示器，lcd顯示器包括液晶芯片，液晶芯片與主控機(jī)1采用總線連接或模擬口先連接。在實際使用中，顯示器可以是led發(fā)光二極管或者數(shù)碼管，用以顯示一個簡單的開關(guān)信息或者進(jìn)行數(shù)字顯示，也可以使用lcd液晶顯示器，不僅顯示內(nèi)容豐富而且好節(jié)約了單片機(jī)的管腳資源。本發(fā)明采用的是液晶顯示lcd1602。lcd1602內(nèi)部的字符已經(jīng)儲存了不同的字符形式，每一個字符都有一個固定的代碼，其代碼與標(biāo)準(zhǔn)的ascii字符代碼一致，顯示時單片機(jī)往液晶模塊寫入顯示指令，模塊就會把地址為43h中的點陣字符圖形識別出，lcd1602液晶顯示與單片機(jī)的連接可以分為兩種方式：總線方式和模擬口線方式。lcd1602液晶的幾個特性：+5v電壓、對比度可調(diào)、內(nèi)含復(fù)位模塊；提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能；有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器ddram；內(nèi)建有160個5x7點陣的字型的字符發(fā)生器cgrom8個可由用戶自定義的5x7的字符發(fā)生器cgram。

報警模塊6包括揚聲器與報警指示燈，開鎖模塊7包括電磁鎖與觸發(fā)信號器，報警模塊6與開鎖模塊7分別連接主控機(jī)1。當(dāng)密碼輸入兩次的數(shù)值與所設(shè)定的參數(shù)值不同時，單片機(jī)便通過數(shù)據(jù)端口控制三極管來驅(qū)動揚聲器報警，當(dāng)輸出低電平時三極管截止，當(dāng)輸出高電平時三極管導(dǎo)通揚聲器報警。開鎖模塊7的功能是當(dāng)輸入正確的密碼后密碼鎖將被鎖定，既開鎖。當(dāng)單片機(jī)輸出引腳發(fā)出信號經(jīng)三極管放大后，觸動電磁閥即會把鎖打開。一旦輸入密碼，單片機(jī)便會與初始密碼進(jìn)行比對，如果密碼輸入兩次都與原始密碼不相符即會報警。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。