基于ATMega16單片機(jī)的密碼鎖的設(shè)計(jì)

隨著科技的發(fā)展,安全問(wèn)題越來(lái)越受人們關(guān)注,各種安全產(chǎn)品相繼問(wèn)世,如指紋防盜,紅外防盜等,雖然這類產(chǎn)品的安全性較高,但其成本也同樣較高,攜帶安裝都不方便也同樣限制了其發(fā)展。本文利用ATMega 16單片機(jī),通過(guò)4×3鍵盤和七段數(shù)碼管顯示,除實(shí)現(xiàn)了密碼鎖的密碼驗(yàn)證、重新設(shè)置和輸入錯(cuò)誤報(bào)警等基本功能外，還創(chuàng)新性的實(shí)現(xiàn)了鍵盤的重新定義。通過(guò)對(duì)鍵盤的重新定義可以有效的防止密碼被盜，同時(shí)也降低了成本，便于攜帶安裝。

一、設(shè)計(jì)目的、用途、功能

1.設(shè)計(jì)目的
隨著科技的進(jìn)步,安全問(wèn)題越來(lái)越受人們重視,市場(chǎng)上也相應(yīng)的出來(lái)很多產(chǎn)品,如指紋防盜,紅外防盜等。最然其安全性能很高，但是成本也相對(duì)較高，也不方便攜帶和安裝。本設(shè)計(jì)的目的就是為了保證高安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)降低成本，方便攜帶安裝。
2. 設(shè)計(jì)用途
由于本設(shè)計(jì)成本較低且安全性能穩(wěn)定優(yōu)良，可適用于家庭防盜、行李箱、車載行李箱等一些安全性能要求不高且需要便攜的產(chǎn)品上，其安全性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同等成本的安全性。本設(shè)計(jì)的鍵盤定義的思想可移植到自動(dòng)提款機(jī)、公共場(chǎng)合的提款裝置等，可以防止用戶輸入密碼時(shí)被別人偷看、竊取等，增加用戶提款時(shí)的安全性。
3.實(shí)現(xiàn)功能
1）密碼設(shè)置功能：默認(rèn)情況下，默認(rèn)密碼為“6666”，鍵盤默認(rèn)為
“ 1 2 3
4 5 6
7 8 9
# 0 * ”
當(dāng)鍵盤按下時(shí)，即為密碼輸入，每輸入一位，七段數(shù)碼管顯示“8”并左移一位。如果輸入正確，即顯示“PASS”；如果輸入錯(cuò)誤，即顯示“ErOr”，輸入錯(cuò)誤達(dá)到三次，鍵盤自動(dòng)鎖死，無(wú)法再次輸入，并且蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。輸入過(guò)程中按“*”可以刪除輸入錯(cuò)誤的數(shù)字，同時(shí)顯示也右移一位。
2）鍵盤重新定義功能：當(dāng)密碼輸入正確后再按下“#”，即進(jìn)入選擇修改功能,再次輸入“#”即進(jìn)入鍵盤重新定義功能。依次按下每個(gè)按鍵，即從0開始定義，直到9即定義結(jié)束（“*”“#”鍵無(wú)法被重新定義）。輸入過(guò)程中，每輸入一位，蜂鳴器響一聲，直到完全將“0~9”重新定義結(jié)束。此時(shí)數(shù)碼管顯示“PASS”，鍵盤即為重新定義后的鍵盤，再次輸入密碼時(shí)必須按照重新定義后的鍵盤輸入。同樣，輸入過(guò)程中，按“*”鍵可以刪除上一位輸入的數(shù)字。
3）功能復(fù)位：當(dāng)有人輸入三次錯(cuò)誤觸發(fā)蜂鳴器時(shí)，蜂鳴器會(huì)一直響，發(fā)出警報(bào)，直到其主人按下“reset”鍵，全部恢復(fù)默認(rèn)。

二、硬件設(shè)計(jì)

1.硬件設(shè)計(jì)思路

1）鍵盤輸入：采用4×3式矩陣鍵盤輸入,三列從左往右依次對(duì)應(yīng)PB0、PB1、PB2，四行從上往下依次對(duì)應(yīng)PB4、PB5、PB6、PB7。
2）顯示：顯示采用共陽(yáng)極七段數(shù)碼管顯示，四位數(shù)從右往左依次與PD0、PD1、PD2、PD3。七段數(shù)碼管的a b c d e f g對(duì)應(yīng)端口PA0,PA1,PA2,PA3,PA4.PA5,PA6。
3）報(bào)警：當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤達(dá)到三次時(shí)，鍵盤被鎖，并且于端口PC0輸出高電平，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器持續(xù)響。
2.電路原理圖

三、軟件設(shè)計(jì)

1.程序設(shè)計(jì)思想
1)鍵盤掃描:
AVR課上學(xué)習(xí)的鍵盤掃描程序?yàn)榱讼?而進(jìn)行了軟件消抖處理, “delay_ms(10); //延時(shí)去抖”。由于對(duì)CPU調(diào)用了“delay函數(shù)”，而使CPU在這10ms內(nèi)無(wú)法進(jìn)行其他工作，因此而浪費(fèi)了CPU，降低了CPU效率。鑒于以上缺陷，我們對(duì)鍵盤掃描程序做了很大改進(jìn)，采用定時(shí)器中斷與比較中斷相結(jié)合的方式，在讀取按鍵是否按下的兩次確認(rèn)之間的時(shí)間里，CPU可以繼續(xù)進(jìn)行其他工作，從而提高了CPU的效率。
2)七段數(shù)碼管的顯示
針對(duì)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況：密碼通過(guò)和重新定義鍵盤通過(guò)時(shí)，七段數(shù)碼管顯示“PASS”，錯(cuò)誤時(shí)顯示“ErOr”，因此為了提高程序運(yùn)行的效率，采用指針變量輸出的方式，即將“PASS”和“ErOr”的顯示預(yù)存在存儲(chǔ)器中，當(dāng)需要時(shí)，指針變量指到相應(yīng)的存儲(chǔ)器顯示。對(duì)每輸入一位左移的顯示則采用動(dòng)態(tài)掃描的方式。
3)蜂鳴器報(bào)警：
對(duì)PC7端口輸出高電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。