基于ATMega16单片机的密码锁的设计

随着科技的发展,安全问题越来越受人们关注,各种安全产品相继问世,如指纹防盗,红外防盗等,虽然这类产品的安全性较高,但其成本也同样较高,携带安装都不方便也同样限制了其发展。本文利用ATMega 16单片机,通过4×3键盘和七段数码管显示,除实现了密码锁的密码验证、重新设置和输入错误报警等基本功能外，还创新性的实现了键盘的重新定义。通过对键盘的重新定义可以有效的防止密码被盗，同时也降低了成本，便于携带安装。

一、设计目的、用途、功能

1.设计目的
随着科技的进步,安全问题越来越受人们重视,市场上也相应的出来很多产品,如指纹防盗,红外防盗等。最然其安全性能很高，但是成本也相对较高，也不方便携带和安装。本设计的目的就是为了保证高安全性的前提下，实现降低成本，方便携带安装。
2.    设计用途
由于本设计成本较低且安全性能稳定优良，可适用于家庭防盗、行李箱、车载行李箱等一些安全性能要求不高且需要便携的产品上，其安全性能远远优于同等成本的安全性。本设计的键盘定义的思想可移植到自动提款机、公共场合的提款装置等，可以防止用户输入密码时被别人偷看、窃取等，增加用户提款时的安全性。
3.实现功能
1）密码设置功能：默认情况下，默认密码为“6666”，键盘默认为
“   1      2      3
     4      5      6
     7      8      9
     #      0      *   ”
当键盘按下时，即为密码输入，每输入一位，七段数码管显示“8”并左移一位。如果输入正确，即显示“PASS”；如果输入错误，即显示“ErOr”，输入错误达到三次，键盘自动锁死，无法再次输入，并且蜂鸣器发出警报。输入过程中按“*”可以删除输入错误的数字，同时显示也右移一位。
2）键盘重新定义功能：当密码输入正确后再按下“#”，即进入选择修改功能,再次输入“#”即进入键盘重新定义功能。依次按下每个按键，即从0开始定义，直到9即定义结束（“*”“#”键无法被重新定义）。输入过程中，每输入一位，蜂鸣器响一声，直到完全将“0~9”重新定义结束。此时数码管显示“PASS”，键盘即为重新定义后的键盘，再次输入密码时必须按照重新定义后的键盘输入。同样，输入过程中，按“*”键可以删除上一位输入的数字。
3）功能复位：当有人输入三次错误触发蜂鸣器时，蜂鸣器会一直响，发出警报，直到其主人按下“reset”键，全部恢复默认。

二、硬件设计

1. 硬件设计思路

1）键盘输入：采用4×3式矩阵键盘输入,三列从左往右依次对应PB0、PB1、PB2，四行从上往下依次对应PB4、PB5、PB6、PB7。
2）显示：显示采用共阳极七段数码管显示，四位数从右往左依次与PD0、PD1、PD2、PD3。七段数码管的a b c d e f g对应端口PA0,PA1,PA2,PA3,PA4.PA5,PA6。
3）报警：当密码输入错误达到三次时，键盘被锁，并且于端口PC0输出高电平，驱动蜂鸣器持续响。 
2.电路原理图

三、软件设计

1.程序设计思想
1) 键盘扫描:
AVR课上学习的键盘扫描程序为了消抖,而进行了软件消抖处理, “delay_ms(10); //延时去抖”。由于对CPU调用了“delay函数”，而使CPU在这10ms内无法进行其他工作，因此而浪费了CPU，降低了CPU效率。鉴于以上缺陷，我们对键盘扫描程序做了很大改进，采用定时器中断与比较中断相结合的方式，在读取按键是否按下的两次确认之间的时间里，CPU可以继续进行其他工作，从而提高了CPU的效率。
2) 七段数码管的显示
针对本实验的实际情况：密码通过和重新定义键盘通过时，七段数码管显示“PASS”，错误时显示“ErOr”，因此为了提高程序运行的效率，采用指针变量输出的方式，即将“PASS”和“ErOr”的显示预存在存储器中，当需要时，指针变量指到相应的存储器显示。对每输入一位左移的显示则采用动态扫描的方式。
3)蜂鸣器报警：
对PC7端口输出高电平驱动蜂鸣器发出警报。