基于单片机的现场无电源电子密码锁设计

文章摘要：O 引言 目前，市场上有多种基于IC卡设计的电子锁，广泛应用于宾馆、公寓、仓库、学校等场所。这些场合能够提供很好的直流或交流电源，电子锁的控制部分可以长时间方便地获取稳定的电源。但是，在野外环境中往往不能为控制部分方便地提供电源，需要手持部分为控制部分提供电源，执行开锁和闭锁操作，因此传统由控制部分提供电源的电子锁不能满足野外环境的需要，例如采油井、注水站、电信通讯井等，在这些地方，尤其是偏远的地方，往往对安全性要求较高，提供电源又较为困难。 本文介绍了一种电子锁，电子锁系统分为控制和手持两部分。手持部分的电源采用锂电池，控制部分的工作电源由手持部分提供，数据线和电源线共用一根线，

基于单片机的现场无电源电子密码锁设计,标签：单片机开发,单片机原理,http://www.88dzw.com
O 引言
    目前，市场上有多种基于IC卡设计的电子锁，广泛应用于宾馆、公寓、仓库、学校等场所。这些场合能够提供很好的直流或交流电源，电子锁的控制部分可以长时间方便地获取稳定的电源。但是，在野外环境中往往不能为控制部分方便地提供电源，需要手持部分为控制部分提供电源，执行开锁和闭锁操作，因此传统由控制部分提供电源的电子锁不能满足野外环境的需要，例如采油井、注水站、电信通讯井等，在这些地方，尤其是偏远的地方，往往对安全性要求较高，提供电源又较为困难。
    本文介绍了一种电子锁，电子锁系统分为控制和手持两部分。手持部分的电源采用锂电池，控制部分的工作电源由手持部分提供，数据线和电源线共用一根线，有效解决了上述问题，使用方便。

1 硬件系统设计
    电子锁由控制部分和手持部分组成。控制部分由STCl2C2052单片机、信号接收电路、电机驱动电路、保护电路构成，主要完成电子锁钥匙密码的接收、验证、直流电机驱动、电机保护功能；手持部分主要由STCl2C2052单片机、可充电电源电路、信号发送电路、锁开关按键电路构成，主要完成电子锁系统电源的提供，开锁、闭锁信号和钥匙密码信号的发送功能。为了使用方便，控制部分和手持部分的连接采用纽扣式接头，外部为地，内部为电源线，通过单根电源线实现数据传输和控制功能。开锁、闭锁操作的执行由3 V直流变速电机完成，直流变速电机可以降低转速，增大力矩。硬件系统结构示意图如图1所示。

1．1 STCl2C2052单片机
    控制部分和手持部分微处理器采用STCl2C2052单片机。STCl2C2052除了具有运算器、控制器、RAM、FLASH、定时器、串行接口等功能部件外，还具有以下特点：SOP-20封装，体积小；3．5～5．5 V宽工作电压，具有ESD保护，高抗静电干扰，抗4 kV快速脉冲干扰；-40～+80℃工作温度范围，低功耗的空闲和掉电工作模式，2 KB芯片内E2PROM，ISP系统在线可编程，硬件看门狗(WDT)等特点，适用于野外环境。
1．2 信号发送电路
    手持部分的信号发送电路将开锁、闭锁信号和钥匙密码信号通过电源线发送到控制部分。信号发送电路由三极管Q1、二极管D1、电阻R1和线圈L1构成，如图2所示。当单片机的P3．1输出高电平时，Q1截止，输出低电平时，Q1导通，电源正极通过D1、限流电阻R1和Q1接地。此时，会在电源线上产生一个瞬时的低脉冲，表明有信号发送，低脉冲信号的不同频率代表发送的是“O”，还是“1”。

1．3 信号接收电路
    控制部分信号接收电路通过电源线接收开锁、闭锁控制信号和钥匙密码信号。接收电路包括电容C1，三极管Q2和一个反向器。电源通过线圈L2给控制部分提供电源，如图3所示。手持部分通过电源线发送信号，产生瞬时的低电平脉冲，低脉冲信号通过C1加载到Q2的基极，使得Q2处于截止状态。此时，反向器输出低电平信号。无脉冲信号时，Q2处于饱和导通状态。此时，反向器输出高电平信号。根据信号频率可以判断发送来的是“0”，还是“1”。

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    钥匙信息共有2048种组合，开／关位为“1”，代表开锁操作；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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