基于单片机的现场无电源电子密码锁设计

文章摘要：当单片机的P1．O，P1．1，P1．2，P1．3为低电平时，Q4，Q6，Q8，Q10截止，V1和V2处于浮空状态，电机静止；当*时，单片机的P1．0，P1．3为高电平，P1．1，P1．2为低电平，Q4，Q5，Q10，Q11导通，Q6，Q7，Q8，Q9截止，V1为正，V2为负，电机正转*；当闭锁时，单片机的P1．0，P1．3为低电平，P1．1，P1．2为高电平，Q4，Q5，Q10，Q11截止，Q6，Q7，Q8，Q9导通，V1为负，V2为正，电机反转闭锁。在程序实现时，必须注意严禁P1．0，P1．1，P1．2，P1．3同时为高电平，即Q4，Q6，Q8，Q10同时处于导通状态。1．5 电机保护电路直

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　　当单片机的P1．O，P1．1，P1．2，P1．3为低电平时，Q4，Q6，Q8，Q10截止，V1和V2处于浮空状态，电机静止；当*时，单片机的P1．0，P1．3为高电平，P1．1，P1．2为低电平，Q4，Q5，Q10，Q11导通，Q6，Q7，Q8，Q9截止，V1为正，V2为负，电机正转*；当闭锁时，单片机的P1．0，P1．3为低电平，P1．1，P1．2为高电平，Q4，Q5，Q10，Q11截止，Q6，Q7，Q8，Q9导通，V1为负，V2为正，电机反转闭锁。

　　在程序实现时，必须注意严禁P1．0，P1．1，P1．2，P1．3同时为高电平，即Q4，Q6，Q8，Q10同时处于导通状态。

1．5 电机保护电路

　　直流变速电机执行*、闭锁操作一定时间后，外部机械装置会迫使电机停止转动，如果不采取措施，会产生较大电流，损坏直流电机，所以保护电路是必不可少的。

　　保护电路由TLV2252运算放大器、电阻R4，R5，R6组成，电路如图5所示。TLV2252的1IN+(引脚3)接R5，R6构成分压电路；11N-(引脚2)接电阻R4，电阻R4串联到电机倒向驱动电路的公共输出端。当电机正常工作时，通过R4的电流较小，TLV2252的输出(引脚1)经两个反向驱动后送给单片机的P3．3，此时为“1”，进行正常的开关操作。当外部机械装置迫使电机停止转动时，由于直流电机负载过大，通过R4的电流较大，这时放大器TLV2522输出经两个反向驱动后送给单片机的P3．3，此时为“O”，利用此信号产生中断信号，停止*、闭锁操作，以此起到对电机的保护作用。

2 软件系统设计

　　系统软件由控制部分主程序、数据接收程序、电机驱动程序、手持部分主程序、数据发送程序组成。控制部分与手持部分传送开门、关门信号和钥匙密码信号，其中钥匙密码信号用1l位二进制数，具有较好的安全性。

2．1 数据“0”，“1”传送方法

　　采用异步FSK通讯方式，使用信号的不同频率来区分“0”和“1”，如图6所示。

　　当信号频率为20 kHz时，代表传输为“O”；当信号频率为10 kHz时，代表传输为“1”。当晶振为12 MHz时，机器周期大约为1μs。在接收部分，定时器／计数器1用来记录机器周期的个数。当记录的机器周期个数在30～70之间时，可以确定接收到的是“O”(O的标准个数为50个)；当记录的机器周期个数在80～120之间时，确定接收到的是“1”(1的标准个数为100个)，其他情况按错误处理。

2．2 通信协议设计

　　在传送的信息中，一部分是*、闭锁控制命令信号，另一部分是钥匙密码信息。控制部分接收到钥匙密码信息，经验证与本机的密码一致后可以执行*、闭锁操作。采用异步通信方式，定义协议格式为起始位、钥匙密码信息位、开／关位、校验位。其中，起始位为1位；钥匙密码信息为11位；开／关位为1位；校验位为4位。当起始位为“0"时，表示一帧数据的开始，加上此后连续的16位为一帧数据。

　　钥匙信息共有2048种组合，开／关位为“1”，代表*操作；开／关位为“0”，代表闭锁操作；校验位由11钥匙信息位和1为开／关位共12位(由高到低4位为1组)经2次异或操作得到。

2．3 程序设计

　　手持部分主程序完成系统初始化、读取按键，形成数帧，启动发送等任务。使用定时中断T1，完成数据的发送过程。当为数据“0”时，定时器初值为65 535-50=65 485=FFCO(H)；当为数据“1”时，定时器初值为65535-100=FF9B(H)，逐次发送各位，直到将一帧数据发送结束。手持部分主程序和T1中断程序流程如图7和图8所示。

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