基于单片机技术的电子防盗设备的硬件设计

摘 要：电子防盗锁是一种在集成电路的控制下，实现密码输入、自动判断开关锁、更改密码功能的电子产品。研制出一种利用STC89C52单片机与AT24C04存储器作为主控芯片与数据存储单元的电子防盗设备，并设计其外围电子键盘、液晶显示、开锁电路等硬件部件，在C语言控制程序下，实现了可变更密码的智能电子防盗设备。

关键词：智能防盗设备；硬件设计；51单片机；AT24C02

电子防盗锁有简易数字电路实现的密码锁，也有基于微控制器实现的智能化产品[1]。如今应用最广泛的电子防盗锁是以微控制器及外围电路为硬件构成，以高级编程语言为软件结构的产品。本设计是基于单片机作为系统主控芯片，数字存储器作为密码存储部件，并结合相关外围电路，实现的一种经济实用的电子防盗设备。

1 系统总体设计

本系统设计方案主要由单片机控制系统、密码存储电路、矩阵键盘电路和液晶显示电路等部分组成。单片机控制系统中，又由复位电路、晶振电路和单片机芯片构成；密码存储电路采用AT24C02存储芯片，完成对密码的存储，以实现密码的更改存储和掉电保护功能[2]。

2 硬件设计

2.1 电路总体构成

单片机型号确定后，随后就该研究系统外围电路的设计，其外围电路包括电源输入部分、键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成，根据实际情况键盘输入部分选择4*4矩阵键盘，显示部分选择字符型液晶显示LCD1602，密码存储部分选用AT24C04芯片来完成[3]。

2.2 单片机控制电路

51单片机最小系统是指以最精简的电路实现其对外围电路控制功能的单片机系统。该最小系统一般包括51单片机芯片、5V电源供电电路、手动/自动复位电路和晶振起振电路等。系统从控制板采用51单片机中的STC89C51芯片，该芯片是性能优越的八位微处理器，同时具有8K闪存存储器，可进行逻辑编程。本款单片机嵌入的是MCS-51内核，同时在这基础上进行了一定的突破创新使得本款单片机在51单片机的基础上具有很多额外功能。本款单片机嵌入了八位中央处理器并且具有存储能力很强的8K可编程逻辑闪存存储器，这样就为应用对象提供了更强大的问题解决能力以及高度的灵活性[4]。本款单片机具有1000次的擦写使用寿命，其最大的使用时间可达十年之久。另外，该款单片机能够在0到24MHz频率下进行全静态工作，具有三级程序存储器锁定功能；只读存储器内存容量为512K，并且具有三十二个输入输出引脚；具有2个十六位定时器，并且具有5个中断源。为了更好地达到低功耗效果，该款单片机还具有闲置和掉电模式以最大限度的达到低功耗效果。

2.3 键盘输入电路

由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用独立按键式键盘。采用的是矩阵式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O口。本设计中使用的这个4*4键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使用，比如清空显示功能等。键盘的每个按键功能在程序设计中设置。

2.4 存储芯片AT24C02

本系统采用美国Atmel公司的E2PROM-AT24C02，该芯片是低功耗CMOS型数据存储芯片，内含128×8位存储空间，其工作电压可接受2.5～5.5V范围变化，数据擦写次数可达一万次，数据写入速度小于10ms，同时具有數据记录安全可靠、抗干扰能力强等优点。在数据读写方面，该存储芯片采用I2C总线进行数据的串行通信，占有较少的内存资源和I/O接口线，并且支持在线编程，使数据的实时读写操作方便易行。该芯片运用I2C总线协议规程，使用主/从机双向通信，主机和从机可同时作为数据的接收端和发射端。主机用于产生串行时钟信号并发出控制字，决定通信协议的传输方向，数据被从机接收后发出ACK应答信号，以完成数据接收过程，同时主机在接收到数据后同样发出ACK应答信号，确保接收数据的准确性。

2.5 1602液晶显示电路

LCD1602液晶显示屏能够同时显示16×2个字符，模块内部已经存储了160个常用的符号和字母，其中包括阿拉伯数字0-9，英文字母A-Z、a-z、和日文假名等。为了在液晶显示屏上方便的显示，每一个字符都有一个固定的十六进制代码，模块工作时，只需把想要显示的字符对应的地址中的点阵字符图形显示出来，能看到字母出现在显示屏上。

3 结束语

利用STC89C52单片机与AT24C04存储器作为主控芯片与数据存储单元的电子防盗设备，并设计其外围电子键盘、液晶显示、开锁电路等硬件部件，在C语言控制程序下，实现了可变更密码的智能电子防盗设备设计开发。

参考文献

[1]潘永雄.新编单片机原理与应用[M].西安：电子科技大学出版社，2003.

[2]李明喜.新型电子密码锁的设计[J].机电产品开发与创新，2004，17（3）：40.

[3]叶启明.单片机制作的新型安全密码锁[J].家庭电子，2005（5X）：30-31.

[4]董继成.一种新型安全的单片机密码锁[J].电子技术，2004，31（3）.

作者简介：麦明俊（1991.5-），男，海南东方人，汉族，研究方向：自动化、单片机和PLC。