多功能电子锁(基于AT89C2051)
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基于单片机的多功能电子锁
科学论坛
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基于AT89C2051的多功能电子密码锁
周明辉1张云2
(1.河北省石油化工建设工程质量监督站050057:2.军械工程学院电气信息系050000)
【摘要】本文介绍了一种以单片机AT89C2051为核心的安全密码锁的设计过程,在保证电子密码锁安全性的同时降低了成本,使电子密码锁在人们的日常生活
中更容易普及。
【关键词】电子密码锁单片机控制电路板执行机构;
中图分类号:TP
文献标识码:A文章编号:1009-914X(2009)06(b)-0230-02
一引育
随着社会物质财富的日益增长,安全防盗已成为社会问题。人们对锁具的要求越来越高,既要安全可靠地防盗,又要使用方便、价格合理。电子密码锁由于引入了智能化管理、专家分析系统等,因而与机械锁相比具有更高的安全性和可靠性,应用更加广泛。目前美国制造的电子密码锁在某些高级宾馆已开始使用,效果颇佳,但由于价格较高(价格为6000~8000元/付)难以普及。
本文设计出一种高可靠性,低成本的多功能电子密码锁,其具有按键有效指示、输入错误指示、解码有效指示、控制开锁电平、定时中断、控制报警、停电不丢失密码、而且可在意外泄密的情况下及时修改密码等功能。该多功能电子密码锁由控制电路板和执行机构两部分组成,前者成本约为150~200元/付,后者成本约为40元/付,二者的综合成本约为200~300元/付,使制造成本大大降低,便于普及,方便人们的生活需要。
二电子密码馈的组成及工作原理
多功能电子密码锁系统由直流稳压电源、控制电路、时钟电路、开锁电路、报警电路及指示电路等6部分组成。
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图1
电子密码锁结构框图
图2
AT89C2051引脚图
它利用AT89C2051的PI.0~P1.’6口组成3×4键盘,其它I/O用于其它的控制功能。键盘扫描所用引脚P1.O~P1.6,其中P1.4~P1.6这三条引脚用于输出扫描信号,P1.O~P1.3这四条引脚用于检测按键的状态。P1.O~P1.6的状态组成的键码以及对应按键如表i所示。
如PI.6~P1.4输出“011”,再根据P1.3~P1.0的不同状态判别按下了8…9在程序执行中,是先判别PI.6~P1.4的状态,再判别P1.3~P1.0的状态。例
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这四个键中的哪一个键;如果P1.6~P1.4输出“101”,再根据P1.3~P1.0的不同状态判别按下了4…56
7这四个键中的哪一个键;如果P1.6~P1.4输出
“1lO”,
再根据P1.3~Pl_0的不同状态判别按下了0、i、2、3这四个键中的哪一
个键。LOCK信号控制引脚P3.0、P3.2、P3.5,当输入的键码正确时则在各引脚输出相应的控制电平使锁打开,并且在90秒之后自动停止信号输出。报警电平ALARM通过引脚P3.1输出。有效按键指示EFFI信号通过引脚P3.3.输出。错误输入警告wARN信号通过引脚P3.4输出。另外,CLOCK信号接相应晶体振荡器的引脚XTALl和XTAL2。引脚1接复位信号。
表1电子密码锁的键码
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230
I科技博览
万方数据
三硬件设计(一)键盘设计
智能密码锁控制器共12个按键,包括O~9共10个数字键和2个字母键“A”和“B”。该键盘采用3×4行列形式,由AT89C2051的P1口的高、低字节构成,P1口的I/O口线组成行、列结构,按键设置在行列的交叉点上,键盘的列线与P1口的低4位相接,键盘的行线接到P1口的高3位。P1.4~P1.6这3个引脚用于输出扫描信号,P1.0~P1.3这3个引脚用于检测按键状态。基于AT89C2051的多功能电子密码锁系统的主控制电路如图2所示。
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图3多功能电子密码锁系统的主控制电路
(二)时钟电路设计
AT89C2051单片机有一个片内振荡器电路,由一个单级反相器组成,可用来作CPU的时钟源。如果采用片内振荡器电路,则要在单片机的两个引脚XTALI和XTAL2之间连一个石英晶体谐振器或陶瓷晶体谐振器,两个电容并联后接地,即可组成完整的并联谐振电路输出时钟信号。当采用外部振荡器时,引脚XTALl直接与外部振荡器的信号相连,引脚XTAL2悬空不用。
(三)执行电路设计
+12V
接控制信号输出口
图4电子密码锁执行电路
密码锁执行电路如图3所示。当三极管9013的基极获得13.6mA以上的电流时,集电极就可以输出至少300mA的电流,用来驱动工作电流在300mA以下的电磁铁工作。例如光电耦合器工作时的压降为1.4V,假设9013的基极电流为18mA,则限流电阻R的取值为:R=(5-1.4)v/o.018A=200Q。实际上,为了保证电路安全工作,此种选择方法还留有很大余量。当密码锁控制信号输出口输出高电平时,通过光电隔离装置驱动三极管9013工作,继而驱动电磁铁吸引衔铁动作,同时带动执行机构的销钉动作把门锁上。开锁时,通过键盘输入密码,如果输入的密码正确便会在控制信号输出口输出低电平,电磁铁停止工作,同时衔铁释放使销钉返回原位,锁便打开了;如果输入的密码不正确,控制信号输出口始终输出高电平,锁便无法打开。这种利用高电平上锁、低电平开锁的设计思想,可以防止利用外加磁场开锁的非法活动,增强了锁具的安全性。
基于单片机的多功能电子锁
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素质教育中创造陛教育刍议
赵刚
(江苏连云港师范高等专科学校自然科学系江苏连云港222006)
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要J本文从分析我国创造性教育的现状入手,提出了加强创造性教育的途径,归纳了创造性教育的几种教学方法。
文献标识码:A
【关键词】素质教育创造性教育中图分类号:G4
文章编号:1009—914X(2009)06(b)一0231-02
科学论坛
叼■I
教育贵在提高受教育者的素质,已成为举国上下的共识。而关于素质教育的定义却见仁见智,众说不一,但关于创造性教育却毫无争议地被列为素质教育的一个重要环节。
纵观人类历史,从某种意义上讲,创造力人才是历史发展的真正动力,学习是吸收人类所积累的知识经验,创新则是为人类的物质和精神世界增添新的财富,一个缺乏刨新意识的人是无所作为的人,而一个缺乏创新意识的民族是注定要落后的民族。
一、创造性教育的现状
我们知道创造力的大小不仅受智力因素的影响,更受文化环境的影响,包括家庭?社会与我们校园中的各种文化现象。不同特征的文化对创造力发展的影响结果不相同,有的鼓励创造力的发展,有的抑制创造力的发展。在我们国家,以伦理本位为基本特征的儒家文化占据了传统文化的统治地位,在这里你根本找不到创造力发展所需要的自由空间。
我们可能没有清楚的意识到,儒家文化对我们教育的无处不在、根深蒂固的影响;没有人会怀疑家庭是人成长的最初文化环境,可我们的孩子要么被护在家长怀里,百般宠爱,其独立的自我成长的机会被“慈爱”地剥夺;要么以专制的手段迫使孩子“听话”,粗暴地限制子女自主性和创造性的发展。在这里,孩子服从父母意愿做听话的“乖孩子”、“好孩子”是天经地义的,孩子不被看作是自己,而被认为是家长的一部分。
再看我们的学校教育,做为教师恐怕没有一个人不希望自己的学生有所发明、有所创造,但我们中的许多人又在主观上或潜意识中不希望或排斥有创造力
的学生,只因由创造力的学生在思维和行为上与众不同,常常触犯教师的“师道尊严”,而这些正是传统文化的驯服心理作怪的表现。我们再来反观我们学校的教学方法,一是注入式教学充斥课堂;二是让学生满足现成答案。即使是所谓的“启发式教学”,实际上也是要求学生按照任课老师所引导的思路作出预定的答案I我们的这种教育教学方法,本质就是忽视或更严重点讲是泯灭了学生创造个性的发展!著名美籍华人科学家杨振宁教授在接受国内记者专访时认为:中国学生除了知识面不宽以外,就是胆子比较小,比较崇拜权威,认为书本上的知识不能随便怀疑,这点与美国学生有很大的不同。中国学生往往是考试的巨人,创造力的矮子。由此我不禁想到了有一年的高考中一个考生语文作文在判卷中由低分到高分的报道。我们估且不论学生这篇文章如何,起码这个学生写这篇文章的勇气就值得赞扬。我们不是说不要传统文化和传统的道德,但一切都不敢与传统相违背,又何谈创造?l之后又看到多位学生作文得到高分,而其立意、布局、内容雷同的报道,我们难道不觉得这是我们教育的失败吗?长此以往,我们学生的作文岂不成了现代八股?我们的学生岂不成了一些人云亦云、毫无主见和创造力的庸人嘛?可以说,我们传统的学校教育不仅忽视了对创造力的培养,而且恰恰与创造力的发展为敌。
可喜的是,现在教育界同仁都在反思创造性教育的这种现状,各地各校教师也都在积极地探索创造性教育的方法,笔者认为,学生创造性靠老师教是不现实的,也是无法教出来的,它只能靠教师的带动和引导。这就对教师提出了更高的要求。如果教师缺乏自主性、缺乏激情、缺乏创造性,就会本能地对创造性产生反感,就会在不知不觉中压抑学生的创造性。所以我们作为教师就必须转变观念,
(四)报警电路设计
报警电路采用集成电路555及其辅助元件构成。555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成,它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体,能够产生精确的时间延迟和震荡。由555及其辅助元件构成的报警电路,当555定时器的引脚4接低电平时,报警电路不工作;当4脚接高电平时555被触发起振,发出高频信号,经三极管3D9130放大后驱动扬声器发出报警声。
3.5输入正确性警示电路设计
当P3.3口输出低电平时,绿色LED发光,表示输入正确。当P3.4口输出低电平时,红色LED发光,表示输入错误。由于普通发光二极管的工作电流在5~30mA之间,所以限流电阻通常选择在3000左右就能满足要求。
四软件设计口
电子密码锁软件由主程序、延时子程序、修改密码子程序、扫描键盘输入子程序、报警子程序等5个模块组成,控制程序框图如图4所示,采用AT89C2051单片机汇编语言进行编程。
本文采用模块化设计方法,便于程序的阅读、调试和改进。该软件能对输入的8位十进制密码进行判别,如果输入密码正确,则可以直接开锁或修改密码后开锁;如果不正确,并且3次以上输入不正确,则报警并封锁输入口。电子密码锁充分利用了AT89C2051单片机软、硬件资源,系统具有很高的可靠性和安全性。另外,电子密码锁在软、硬件方面稍加改动,便可构成智能化的分布式监控网络,实现某一范围内的集中式监控管理,在金融、保险、军事重地及其它安全防范领域具有广泛的应用前景。
五结束谱
本文中基于AT89C2051单片机的多功能电子密码锁通过内部FIJAsH保密,从根本上保证了系统的安全,设计出一种具有按键有效指示、输入错误指示、解码有效指示、控制开锁电平、定时中断、控制报警、停电不丢失密码、而且可在意外泄密的情况下及时修改密码的高可靠性低成本锁具,相信以后会在各个领域得到越来越多的认可与推广使用。
参考文献
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[8]余永权主编.ATMEL89系列Flash单片机原理及应用.北京:电子工业出版社,2002.
[9]
图5
李文石编著,张晋梗审校.电子锁设计与制作.北京:屯子工业出版社出版,
电子密码锁控制程序框图1994.■
万方数据
科技博览l
23l
基于单片机的多功能电子锁
基于AT89C2051的多功能电子密码锁
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):引用次数:
周明辉, 张云
周明辉(河北省石油化工建设工程质量监督站,050057), 张云(军械工程学院电气信息系,050000)
中国科技博览
ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN2009,(14)0次
参考文献(9条)
1.苏文平.何希才 新型电子电路应用实例精选 20002.陆坤 电子设计技术 2001
3.陈永甫 555集成电路应用800例 19984.杨帮文 实用电源电路集锦 20025.增大鑫 高性能直流稳压电源 20006.王顺祺 稳压电源设计 2001
7.关德新.冯文全 单片机外围器件实用手册?电源器件分册 20008.余永权 ATMEL89系列Flash单片机原理及应用 20029.李文石.张晋梗 电子锁设计与制作 1994
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