基于單片機的金庫門電子密碼鎖系統設計

摘要：針對金庫門高保密性與安全性的要求，設計了一種新型金庫門電子密碼鎖，能預防密碼泄露，增加金庫安全性。系統由金庫門密碼鎖控制器和密碼生成器組成，密碼生成器提供開鎖密碼，密碼重復概率低于1／1 000 000。當輸入開鎖密碼錯誤超過三次則啟動報警系統。論文介紹金庫門電子密碼鎖系統硬件和軟件的實現思路，給出了硬件原理圖和程序流程圖。
關鍵詞：金庫門電子密碼鎖系統；可變密碼；密碼鎖控制器；密碼生成器

0 引言
隨著社會經濟的快速增長，安全防盜已成為一個社會問題。特別是對于各金融機構以及許多企事業單位，為了資金周轉方便，一般設有金庫。然而近年來發生許多重大盜庫案，如河北邯鄲農行金庫5 100萬元被盜案，金庫的安全管理已成為一個不可忽視的問題。本論文就加強金庫的安全管理，針對目前金庫的管理缺陷，設計了一種金庫門電子密碼鎖系統。這種密碼鎖不需要更改密碼卻每次開鎖密碼都不一樣。保密性很高，既需要輸入一組隨機序號，同時還需要輸入一個經過密碼生成器計算得出的可變密碼。本設計在安全系數要求很高，且需要多人管理與參與才能開鎖的場合下非常適用。每次開鎖密碼不同，解決了傳統鍵盤式電子密碼鎖容易被他人在鍵盤上試探出來，或被旁觀者窺測出來，保密性不足的缺點。

1 設計思路
整個設計由金庫門密碼鎖控制器和密碼生成器兩大部分組成。兩部分均有液晶顯示模塊和鍵盤模塊，作為人機對話的界面和工具。不同的是密碼鎖控制器還包含密碼識別模塊和開鎖控制模塊，用戶從鍵盤上輸入密碼信息，通過內置信息的計算、對比和判斷，產生對開鎖控制模塊與報警系統的控制。而密碼生成器主要包含密碼生成模塊，根據用戶輸入的信息，通過一定的算法計算出密碼，并將密碼通過液晶顯示反饋給用戶。
密碼生成器由一名機構負責人掌管。當用戶需要開啟金庫門時，金庫門密碼鎮控制器先為用戶產生六位隨機碼，用戶獲取了隨機碼之后需要向機構負責人索取密碼。機構負責人在密碼產生器上按照提示輸入2位隨機序號和用戶所告知的6位隨機碼，密碼產生器計算出6位密碼，負責人員告知用戶2位隨機序號和6位密碼，用戶輸入2位序號和6位密碼后，金庫門密碼鎖經同樣算法計算，如果密碼匹對正確，則開鎖，否則不開。密碼輸入錯誤次數超3次則蜂鳴器鳴叫并啟動報警系統，只有輸入正確的系統內置口令才能使蜂鳴器停止鳴叫以及關閉報警系統。
金庫門密碼鎖控制器和密碼生成器具有同樣的內置口令，該內置口令可重新設置，當重新設置時需要驗證原口令，如果相同則可進行更改，并將新口令保存在單片機的EEP-ROM中。關機后，保存的口令不丟失。重新設置內置口令后，同樣的隨機碼、隨機序號，開鎖密碼是不一樣的。

2 STC12系列單片機以及OCM12864的簡介
STC12系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘／機器周期(1T)的單片機，與普通單片機相比，具有高速／低功耗／超強抗干擾／無法解密等優點，是新一代8051單片機，且指令代碼完全兼容傳統8051，速度卻快8～12倍。工作電壓為3．8 V～2．2 V(3 V單片機)／5．5 V～3．3 V(5 V單片機)，有6個16位定時器，兼容普通8051的定時器或4個外部中斷，具有看門狗和EEPROM功能，并且內部集成MAX810專用復位電路。基于上述優勢，本設計采用STC12系列單片機。
液晶顯示部分采用OCM12864圖形點陣液晶顯示模塊，該圖形點陣液晶顯示模塊有128×64點陣，可顯示各種字符及圖形，可與CPU直接接口，具有8位標準數據總線、6條控制線及電源線。OCM12864具有自己的指令集，結合OCM12864的接口時序，可以實現對液晶模塊的讀寫操作。圖1、圖2分別為OCM12864的讀操作和寫操作時序，比較讀寫操作時序，可以發現讀寫操作時序的不同之處在于片選信號R／W在E有效時的取值。當E為高電平，R／W為高電平時則是單片機執行的是讀操作；當E為高電平，R／W為低電平時則是單片機執行的是寫操作。本設計采用OCM12864中的OCM12864-5(3 V)和OCM12864-2(5 V)，根據金鵬電子有限公司提供的讀寫操作時序編程可以實現對液晶模塊的讀寫。