采用ATMEGA8型单片机的智能密码防盗系统

采用ATMEGA8型单片机的智能密码防盗系统收稿日期：!""# $ %% $ %! 作者简介：胡国珍（%&’&—( ），男，湖北鄂州人，助教，大学本科。文章编号：%"") $ )!#*（!""*）"% $ ""++ $ "+ 采用 ,-./0,) 型单片机的智能密码防盗系统胡国珍（黄石理工学院电气与电子信息工程学院，湖北黄石 #+*""+）摘( 要：叙述了以 ,-./0,) 单片机为核心的智能密码锁防盗系统的工作原理和所应用的技术。整个系统充分利用了单片机的软硬件资源，加强了抗干扰系统设计，从而大大提高了整个系统的安全性和可靠性。 ...

收稿日期：!""# $ %% $ %! 作者简介：胡国珍（%&’&—( ），男，湖北鄂州人，助教，大学本科。文章编号：%"") $ )!#*（!""*）"% $ ""++ $ "+ 采用 ,-./0,) 型单片机的智能密码防盗系统胡国珍（黄石理工学院电气与电子信息工程学院，湖北黄石 #+*""+）摘( 要：叙述了以 ,-./0,) 单片机为核心的智能密码锁防盗系统的工作原理和所应用的技术。整个系统充分利用了单片机的软硬件资源，加强了抗干扰系统设计，从而大大提高了整个系统的安全性和可靠性。关键词：单片机；看门狗；密码锁中图分类号：-1+"!2 %( ( ( 文献标识码：, !"#$%%&’$"# (&)*$+ ,-+’%.+)+//0 123#$4 53&"’ 6789:6) 1&"’%$ ; <*&) 8&<+/ ; ，?9<>@A5= B>A:=:9:C 68 -C45>676@D，?9<>@A5= ?9EC= #+*""+） 6=3#+.<#：-5=A F:G6H94CA :5C 6FCG<:=6> FG=>4=F7C <>H :5C :C45>=I9C 68 <> =>:C77=@C>: 4=F5CG E9G@7@ ,-./0,) A=>@7C $ 45=F ;=4G6 $ 46>:G677CGJ -5C ADA:C; ::<@C 68 :5C 5H A68:M@7C $ 45=F ;=4G6 $ 46>:G677CG，A:GC>@:5C>A <>:= $ =>:CG8CGC>4C HCA=@> <>H :59A :5C ADA:C;OA AC49G=:D <>H GCN 7= =;FG6LCH HG<;<:=4<77DJ >$2 ?/+@3：3=>@7C $ 45=F .=4G6 $ 46>:G677CG；P<:45H6@；Q=F5CG 764K ( ( 目前防盗系统类型各种各样，大多采用分立元件设计，这种系统稳定性能较差且易受外界干扰误报率较高，采用 ,-./0,) 型单片机最小系统设计的智能密码锁防盗系统较好地解决了这一问题，性价比较高，同时可采用内部 RS,3? 存储器更新程序，使系统具备在线升级功能，体现了智能化。 %( 系统基本原理及硬件设计智能密码锁防盗系统是由一个智能监控器，一个多路选择器和若干个电子锁具组成。系统框图如图 % 所示。 % J % ( 智能监控器的基本原理及组成智能监控器的组成框图如图 ! 所示。它由 ,-./0,) 单片机，时钟，键盘，SQT 显示器，随机存贮器，解调器，线路复用及监测，蜂鸣器等组成。图 % ( 系统框架图监控器所采用的 ,-./0,) 单片机是在 %U.?V 频率下速度 %U.B13 的 ) 位 WB3Q 结构单片机，内含硬件乘法器，其集成度较高，内部集成 U 通道 %" 位 ,T 转换器，)X 字节的 RS,3? 存储器，第 !% 卷( 第 % 期 !""* 年 ! 月 ( ( ( ( ( ( 黄( 石( 理( 工( 学( 院( 学( 报 YZ[W\,S ZR ?[,\03?B B\3-B-[-/ ZR -/Q?\ZSZ0] ( ( ( ( ( ( ^67J !%( \6J % RCE( ( !""* 万方数据 !" 字节的 #$%&，’!( 字节的 ))*$+& 存储器，石英 , 陶瓷晶振，而简化了硬件设计。%-&).%/ 单片机功能完善，方便软件设计，( 个 / 位定时 , 计数器，! 个 !0 位定时 , 计数器，带捕捉、比较功能；带独立振荡器的看门狗，看门狗溢出时间分 / 级可调，也可由熔断丝开启看门狗，从而提高了系统程序的安全性。图 ( 1 智能监控器的组成框图智能监控器始终处于接收状态，以固定的格式接受各电子锁具发来的报警信息和状态信息（包括锁具的开启、关闭、第一次密码错、第二次密码错、第三次密码错等），对于各电子锁具发来的报警信息，通过 234 显示器及蜂鸣器发出声、光报警；对于状态信息，则存入内存，以便日后需要时予以调用查看及比较［!］。智能监控器与电子锁具建立通信联系的同时，通过 %-&).%/ 内部集成 % , 4 转换器进行转换，实时地监视流过通信线路的供电电流的变化，有效地防止人为因素造成的破坏，保证了通信线路的畅通，智能监控器中键盘可用来切换选择在 234 显示器中显示出来的各种状态信息。智能监视器软件包括键盘扫描和 234 显示程序，蜂鸣器驱动程序，时钟修改和读取程序，数据通讯与预处理程序，智能化分析程序及线路监测等数据模块。 ! 5 ( 1 电子锁基本原理及组成每个电子锁具的组成框图如图 6 所示，它也是以 %-&).%/ 单片机为核心，配以相应的硬件电路，完成密码的设置，存贮，识别和显示，驱动电磁执行器并监测其驱动电流值，接受传感器送来的报警信号，发送数据等功能。电磁执行器也用到电流监控技术，以防电磁执行器线圈处电流过大引发的故障。图 6 1 电子锁具的组成框图当有操作人员需要开启密码锁时，通过键盘输入密码，单片机接收键入的代码，并与存贮在 ))*$+& 中的密码（ ))*$+& 中的密码通过编程器写入）进行比较，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁；如果密码不正确，允许操作人员重新输入密码，最多可输入三次，如果三次都不正确，则单片机进入自锁状态，输入正确密码也无效（用超级密码解除自锁状态后输入正确密码方有效），同时通过通信线路向智能监控器报警。单片机还将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值做为状态信息发送给智能监控器，流程图如图 7 所示。图 7 1 密码锁流程图传感器可以根据实际使用场所和位置而定，一般精度比较高的有热感红外线探测器、微波物体移动感知器、玻璃破碎感知器以及超声波物体移动感知器等。通过模数转换单片机内部进行状态分析，然后给出相应的输出和动作，如果强行而入，则势必会破坏电磁执行器，引起电流值的异常，从而使单片机产生报警［(］。 ! 5 6 1 数据通讯智能监控器接收锁具发来的状态信息，流过电磁执行器线圈的电流值，并读取该时刻通讯线路的供电电流值，三者结合起来构成一个数据块，其中操作状态占 ! 个字节，供电电流占 ( 个字节，线圈电流占 ( 个字节。智能监控器在与电子锁具通信过程中，始终处于接受状态，采用重复发送同步通信方式进行发送，以保证通讯的可靠性。 (1 可靠性设计可靠性设计是一项比较复杂的系统工程。单片机系统的可靠性必须从软件、硬件以及结构设计等方面全面考虑，硬件系统的可靠性设计是单片机系统可靠性的根本所在，在硬件系统确定以后，主要要解决的便是软件的可靠性设计。 ( 5 ! 1 开机自检开机后首先对单片机系统的硬件及软件状态进行检测，一旦发现不正常，就进行相应的处理。 !"1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 黄1 石1 理1 工1 学1 院1 学1 报1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (88’ 年万方数据开机自检，程序通常包括对 !"#、!$#、% & $ 口状态和其它接口电路的检测。检查 !"# 读写是否正常，实际操作是向 !"# 单元写“ ’’ ” （()()()()*），再向其写“ (""”（ )()()()(*），读出的应为“""”，如果 !"# 单元读出错误，应给出 !"# 出错提示（声、光），等待处理。对 ++,- !$# 单元的检测是检测该单元的内容的校验和，所谓校验和是将 ++,!$# 的内容一一相加后得到一个数值，该值便称为校验和。++,!$# 单元内容通常是程序、常数和表格，一旦程序编写完成，内容就确定了，其校验和也就是唯一的，若 ++,- !$# 校验和出错应给出 ++,!$# 出错提示（声、光），等待处理。检查 % & $ 状态，首先确定系统的 % & $ 口在待机状态应处于的状态，然后检测单片机的 % & $ 口在待机状态下的状态是否正常（如是否有短路或开路现象等），若不正常，应给出出错提示（声、光），等待处理。 . / . 0 程序“跑飞”处理要进行程序“跑飞”处理，就要分清程序“跑飞”所造成的影响，以及程序“跑飞”前运行的进程，这就需要设置相应的标志。设置 !"# 数据正常标志是检测 !"# 区的数据是否已经因程序“跑飞”或其他干扰而改变，如果 !"# 区的数据已改变，则系统无法自行恢复到原来的出错地点，只能由人工或由软件复位从头执行。要进行 !"# 区数据正常检测，首先应在初始化程序中，对 !"# 区的若干单元设置 !"# 数据正常标志，通常在 !"# 区中选出几个单元，在初始化程序中将其置成固定的数（如“ ’’1”或 “(""1”），只要正常运行这些单元内容不会被修改，若因程序“跑飞”或其它干扰导致这些 !"# 单元中的任何数据发生变化，说明其它 !"# 单元的内容也可能发生变化，无法反映程序运行的结果和状态，也不能根据 !"# 区中的标志去恢复程序运行现场。设置程序运行状态标志是在 !"# 区中设一些标志位，这些标志位分别代表程序运行的不同阶段及运行后的状态。在初始化程序中，首先对这些单元置初值，在程序运行的不同阶段，这些单元的内容将被修改变成特定值。程序状态标志除了指明程序运行的阶段和运行中起到条件跳转的作用外，还能在程序“跑飞”而 !"# 区数据正常时起到恢复程序运行现场的作用。程序“跑飞”处理就是在程序由软件陷阱检测到“跑飞”后，转入“跑飞”处理子程序。“跑飞” 处理子程序判断“跑飞”影响的程序，根据影响程序的不同程度，决定是报警还是自动恢复现场。如自动恢复现场则需根据程序运行的状态进行。具体如何“跑飞”处理，要根据控制系统的设计要求进行。 . / 2 0 输入多次采样干扰对单片机的输入，会造成输入信号瞬间采样的误差。要排除干扰的影响，通常采取重复采样加权平均的方法。如对外部电平采样软件每隔一段时间输一次键盘或连续若干次，每次输出的数据都相同或采取表决的方法确认输入的键值。为了排除干扰的影响，可以采取多次采样求平均值，也可以采取两次采样，差值小于设定值为有效，然后求平均值的方法［2］。总之，对输入信号进行多次采样，如何处理要根据具体对象实际处理的效果来优选，可以通过实验调试时施加干扰及现场环境调试时的效果来确定。 . / 3 0 软件“看门狗” 这里充分利用 "4#+5"6 带独立振荡器的看门狗，看门狗溢出时间分 6 级可调的功能。通常软件陷阱是在程序运行到 !$# 的非法区域时检测程序出错的方法，而“看门狗”是根据程序在运行指定时间间隔内未进行相应的操作，即未按时清“看门狗”定时器，来判断程序运行出错的。当 “看门狗”定时器时间到时，状态寄存器 74"487 的 4$ 被清零，系统自动复位，当芯片上电后或执行清除指令后该位被置 )，这里的定时器定时时间稍大于主程序正常运行一个循环的时间。 20 结束语该智能密码锁防盗系统属智能化监控式分布网络，具有防暴力入侵，自动报警的特点，有很好的安全性和可靠性，不仅适合于在一般机关单位使用，在金融、军事，智能化小区等方面均有良好的运用前景。参考文献［)］0 何立民/ 单片机应用技术选编［#］/ 北京：北京航空航天大学出版社，)999：)((—).( ［.］0 陈龙/智能小区及智能大楼的系统设计［#］/ 北京：中国建筑工业出版社，.(()：.()—.(’ ［2］0 黄一夫/微型计算机控制技术［#］/ 北京：机械工业出版社，.(((：).’—)2( （责任编辑：张先鹤）第 ) 期0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 胡国珍：采用 "4#+5"6 型单片机的智能密码防盗系统0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 !" 万方数据采用ATMEGA8型单片机的智能密码防盗系统作者：胡国珍， Hu Guozhen 作者单位：黄石理工学院电气与电子信息工程学院,湖北,黄石,435003 刊名：黄石理工学院学报英文刊名： JOURNAL OF HUANGSHI INSTITUTE OF TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2005，21(1) 引用次数： 0次参考文献(3条) 1.何立民单片机应用技术选编 1999 2.陈龙智能小区及智能大楼的系统设计 2001 3.黄一夫微型计算机控制技术 2000 相似文献(10条) 1.期刊论文胡屏.柏军单片机应用系统中的看门狗技术 -吉林大学学报(信息科学版)2003,21(2) 分析研究了单片机应用系统中软件看门狗、单/双时限和强制复位看门狗等几种常见的看门狗技术及具体的实现方法,从提高看门狗工作可靠性的角度,分析了各种看门狗方案的优缺点,给出了基本的硬件电路和软件控制策略,指出了在设计和应用过程中需注意的一些问题. 2.期刊论文张宏伟.丁洁.ZHANG Hong-wei.DING Jie 单片机应用系统中的"看门狗"电路及低成本实现 -商丘职业技术学院学报2008,7(2) 单片机应用系统在工作环境比较恶劣时受到干扰,使系统产生死循环这种情况,可采用"看门狗"技术解决,由硬件、软件实现.提高单片机应用系统的可靠性和抗干扰能力.本文给出了一种由门电路及阻容元件构成的低成本"看门狗"电路实现方法. 3.期刊论文黄晓明.HUANG Xiao-ming 基于单片机"看门狗"抗干扰技术的探讨 -湖北教育学院学报2006,23(8) 在实验中开发出来的各种控制小系统经常会出现运行不稳定、死机或停不了机即程序跑飞等现象,这是由于恶劣的工业现场环境如大功率感性负载的干扰所至.基于单片机的"看门狗"技术能解决这个问题.本文将通过应用实例,分别介绍用软件和硬件来实现"看门狗"技术.为技术人员在单片机开发过程中出现的干扰现象提供一个有效的解决思路. 4.期刊论文李维国.俞晓红.Li Weiguo.Yu Xiaohong 一种新的单片机"看门狗"电路软件设计方法 -国外电子元器件2000(10) 单片机控制系统"看门狗"电路的有效性,除硬件电路的可靠性以外,主要取决于如何正确给"看门狗"电路进行复位(即"喂狗"),文章在介绍了一种采用MAX706和89C52构成的硬件电路的基础上,给出了一种新颖可靠的"看门狗"电路软件设计方法. 5.期刊论文周学义单片机应用系统中"看门狗"的应用软件设计 -单片机与嵌入式系统应用2002(1) 8051系列单片机控制系统有效的抗干扰性能,除硬件电路的可靠性以外,还取决于软件的稳定性及容错性,如中断优先级、临界资源、"看门狗 "的软件处理等.文中介绍两种可靠的"看门狗"电路软件设计方法. 6.期刊论文同向前.薛钧义看门狗复位对微机控制系统的影响与对策 -微计算机信息(测控仪表自动化) 2002(3) 看门狗复位技术是单片机应用系统抗干扰设计的一个主要措施,但单片机复位时其内外I/0的突变会对控制过程产生严重影响.本文分析了看门狗复位对控制系统的影响,提出了解决突变问题的几种措施,这些措施曾在多个产品的实践中证明是有效的. 7.期刊论文姚胜兴.Wang Xinhui.Yao Shengxing.Wang Xinhui "看门狗"技术与水泥厂单片机应用系统抗干扰措施 -电工技术杂志2000(1) 针对单片机应用系统在受到强干扰作用后程序"跑飞"现象,提出了应用"看门狗"技术提高系统的抗干扰抑制能力,并给出了相应的软、硬件设计方法. 8.期刊论文张良用MAX813L设计单片机看门狗与电源监控电路 -单片机与嵌入式系统应用2001(1) 介绍微处理器监控芯片MAX813L的性能特点;结合实例分析其在单片机系统中的应用. 9.期刊论文吴允平.蔡声镇.乐仁昌单片机任务型软件"看门狗"原理及应用 -计算机工程与应用2004,40(34) 简单介绍了硬件看门狗的工作原理,详细说明了在单片机软件中任务型软件看门狗设计方法,能够防止和解决程序中因任务交叉、重叠而出现的运行状态错误,提高了系统的冗余度和可靠性. 10.期刊论文吴鹏.戴志刚单片机系统中的"看门狗"技术 -仪器仪表用户2004,11(4) 本文研究了单片机应用系统中软件、硬件"看门狗"技术,给出了硬件"看门狗"的基本电路以及强制复位"看门狗"电路及控制策略,并从提高单片机工作可靠性的角度来分析了各种"看门狗"方案的优缺点. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hsgdzkxxxb200501010.aspx 下载时间：2009年11月4日

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