1、文档下载 免费文档下载http:/ 27 卷第 4 期 2009 年 8 月轻工机械LightIndustryMachineryVo.l27No.4Aug.2009自控#检测基于单片机的智能加密电子密码锁设计朱 璇,唐晓茜,殷建军文档下载 免费文档下载http:/ 310014)摘 要:介绍了一种智能化的电子密码锁系统,该系统以 8 位单片机 STC89C52 为硬件核心,及配制键盘输入及液晶显示输出等外围电路,借助于单片机自身的 EEPROM 存储数据,经 TEA 加密算法对数据进行保护,大大简化其结构,降低了成本,提高了数字密码锁的保密性及可靠性。关 键 词:电子密码锁;STC89C52
2、单片机;电可擦写可编程只读存储器(EEPROM);加密算法(TEA)中图分类号:TS914.2;TP368.1 文献标志码:A 文章编号:1005-2895(2009)04-0076-03DesignofIntelligentEncryptionLocksonSingle-chipZHUXuan,TANGXiao-qian,YINJian-jun(TheMOEKeyLaboratoryofMechanicalmanufactureandAutomation,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014,China)Abstract:Thisarti
3、cledescribesanintelligentelectroniclockssystemthattakes8-digitsinglechipSTC89C52ashardwarecorewithotherperipheralcircuitssuchaskeyboardimpu,tLCDoutpu,twhichthroughitssingle-chipselfEEPROMtostoredataandTEAencryptionalgorithmtoprotecthttp:/ 引言随着社会经济的不断发展,安全防盗已成为社会问题。如何制作安全可靠,又要使用方便的各种防盗锁,是制锁者长期以来研制的主题
4、。在电子技术飞速发展的今天,具有防盗报警等功能文档下载 免费文档下载http:/ ROM 芯片进行设计的,其将密码以明文的形式直接存储于芯片中,很容易被不法分子盗取,该方案成本较高且安全性得不到保证,本文从经济实用的角度出发,设计了一种多功能电子密码锁,该密码锁将用户输入的密码经 TEA 算法加密后保存于单片机自身的 EEPROM 中,从而大大简化了系统结构,降低了成本,提高了系统的保密性和收稿日期:2008-12-09;修回日期:2009-01-10(),男,可靠性,具有一定的推广价值。1 系统功能及总体结构本系统设置了 2 组密码(个人码及管理码),以方便用户在忘记个人码时仍可用管理码进行
5、开锁。用户可任意设定 18 位长度密码。开锁时液晶屏默认以隐码方式(/*0 字符)显示,以防止别人窥视。若连续 3 次输错密码,则由蜂鸣器发出双频报警音,同时锁定系统 10min。此外,该系统还添加了时间日期显示及开锁记录(开锁时间及所使用的密码组)查询等功能。1本系统以 STC89C52 单片机为 http:/ 显示模块,蜂鸣器报警模块,开锁功能模块。2 系统硬件设计系统结构框图如图 1 所示,下面详细介绍一下各单元的硬件电路和实现的功能 2.1 电源模块电源模块是系统正常运行的保证,是一个低功耗文档下载 免费文档下载http:/ 璇,等 基于单片机的智能加密电子密码锁设计# 77 #图 1
6、 智能电子密码锁硬件结构图模块。如图 2 所示,外接电源为 220V 市电,通过变压器降压成 12V 的交流电,再经过由 4 个IN4004 二极管构成的整流桥整流3-4图 3 单片机与液晶模块连接原理图影 0,使用时可以通过一个 10k8 的电位器调整。2.4 蜂鸣器报警模块系统设计时考虑到防盗而设计了报警电路,由蜂鸣器发声进行报警,蜂鸣器接在 MCU 的 P3.4 引脚上,通过 PNP 型 3 极管做电流放大7,最后通过 LM7805 芯片稳压文档下载 免费文档下载http:/ 5V 供单片机工作。由于本电路功耗较少,所以选用 10W的小型变压器。,因此可以通过单片机控制蜂鸣器的频率及蜂鸣
7、时间。当连续 3 次出现密码错误时,则系统会长时间发出双频报警音,此举是为了防止别人非法试探开锁。2.5 开锁功能模块图 2 智能电子密码锁电源模块原理图 2.2 按键功能模块键盘采用行列式设计,16 个按键排成 44 矩阵。10 个数字键用于密码或时间的输入和修改。另外 6 个功能键分别是:CLR,EN,F1,F2,F3,F4。其中 CLR 键的功能是清除前面已经输入的一位数据。EN 键用于数据输入结束后的确认。F1 为个人码开锁键,按下后方可输入个人码进行开锁。F2 用于个人码的更改。F3 为管理码功能键,进入后按菜单提示选择用管理码开锁或更改管理码。F4 为附属功能键,进入后按菜单提示可
8、http:/ 选择设定时间日期或查询开锁记录。2.3 LCD 显示模块设计中采用常用的字符型液晶模块 16025-6当用户输入正确的密码后,通过单片机发送信号给开锁执行机构,电路驱动电磁锁吸和,从而达到开锁的目的。由图 4 可知,D5,R1,T10,T11 组成驱动电路,其中 T10 可以选择普通的小功率三极管如 9014 和 9018 都可以满足要求。发光二极管 D5 作为开锁的指示灯,D6 和 C24 是为了消除电磁锁可能产生的反向高电压以及可能产生的电磁干扰。T11 可选用中功率的三极文档下载 免费文档下载http:/ 8050,电磁锁的选用要视情况而定,但是吸合力要足够且有一定的余量。
9、,它是用 5*7 的点阵图形显示字符,最多可显示 2 行 16 个字。图 3 为 1602 液晶模块与 STC 单片机的连接图。单片机 P1 口与 1602 液晶模块的数据口连接传输数据,P3 口分别控制 RS,RW 和使能端 E。RS 为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器,低电平时选择指令寄存器。RW 为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。E 端为使能端,当 E 端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。DB0DB7 为 8 位双向数据线。V0 为液晶屏对比度调整端,接正电源,/鬼图 4 开锁模块原理图3 系统软件设计软件部分的设计基于单片机 C 语言,采用模块化设计思想。
10、以主程序为核心设置了很多功能模块子程序,是大量的功能在子程序中实现的主流程,如图 5 所 EEP-ROM 的读写操作、1602 的读写操作、TEA 算法加密、密码更改、校对开锁、电子时钟等几个部分。初始化主要包括:1602 芯片、中断和定时器的初始化,以及系统参数等的初始化;对 1602 的读写操作主要完成对字符显示的模式、位置以及光标等相关的设置;密码更改程序要求输入正确的原密码后,再输入 2 遍新密码,程序将 2 次输入的密码相比较,若一致,则通过加密算法后将原密码替换。这样就避免了修改密码的随机性;校对开锁程序对输入的密码通过加密算法后与存储在单片机内 EEPROM 的密文相比较,相等则
11、开锁,如连续 3 次不一致,则自动报警并锁定系 http:/ 统;电子时钟程序借助于片内定时器设定,实现以秒为单位进行计时,最大单位为年,其中添加了闰年补偿算448文档下载 免费文档下载http:/ RAM 中保存,再将该扇区擦除,然后将须保留的数据写回该扇区,所以强烈建议同一次修改的数据放在同一个扇区中。3.2 TEA 加密算法应用出于系统保密性的考虑,设计中将用户键入的密码明文通过软件加密的方式将其转换为密文,经存入 EEPROM 内的原密文比对后执行开锁程序。本设计中采用了一种小型的加密算法 TEA,它具有加密速度快、抗攻击能力强等特点,特别适用于这种小型系统的数据加密。TEA 加密算法
12、的数学描述比较简单,可分为 4 个步骤:第 1 步:初始化待加密的数据分成 2 部分 v(0)和 v(1),各 32 比特,y=v(0),z=v(1),Sum=0;Delta=0X9E3779B9;密钥 128 比特分成相等 4 部分:k(0),k(1),k(2),k(3)a=k(0),b=k(1),c=k(2),d=k(3),n=32;第 2 步:若 n0 则转第 3 步,否则转第 4 步。第 3 步:Sum=Sum Delta;y=y (z5) b;z=z (y5) d;n=n-1,转第 2 步。第 4 步:v(0)=y,v(1)=z,加密结束,密文在 v(0)和 v(1)中,共 64 位
13、。文档下载 免费文档下载http:/ 18 位长度密码,加密时先8图 5 智能电子密码锁主流程图限于篇幅,这里主要介绍 STC 单片机内部 EEP-ROM 的读写操作以及 TEA 加密算法。3.1 片内EEPROM 应用在传统的单片机系统中,一般是在片外扩展存储器,单片机与存储器之间通过 IIC 或 SPI 等接口来进行数据通信。这样不光会增加开发成本,同时在程序开发上也要花更多的心思。在STC 单片机内置了 EEPROM,这样就节省了片外资源,使http:/ 用起来也更加方便。本设计所使用的 STC89C52 单片机片内具有 2K 的 EEPROM 容量,可分为 8 个扇区。单片机将数据写入
14、到程序存储器中,使得数据如同烧入的程序一样,掉,自动补足成 64 位明文数据,经TEA 加密后便生成了 64 位的密文数据。4 结论本系统除了借助于 STC 单片机自带的 EEPROM 进行数据存储,还增加了 TEA 的加密算法对密码进行保护,不但节省了片外资源,降低了成本,又提高了电子密码锁的保密性及可靠性。经过反复的测试,证明了此系统有极高的稳定性及可靠性,其具有一定的市场前景。参考文献:1 宏晶科技.STC89C51RC/RD 系列单片机器件手册M.深圳:宏晶科技,2003.2 沃磊,石倩,潘兴明,等.基于 LM35 的多点温度实时监测系统J.华北科技学院学报,2006(3):95.文档
15、下载 免费文档下载http:/ 康华光,陈大钦.电子技术基础M.北京:高等教育出版社,.()台的一个子系统,以子 VI 的方式集成到该平台中,完成其应有功能。参考文献:1 杨乐平,李海涛,杨磊.LabVIEW 程序设计与应用M.北京:电子工业出版社,2005:4-5.2 向科峰.基于 USB 接口的数据采集系统相关技术研究J.电脑知识与技术:学术交流,2007(5):1189-1190.3 陈锡辉,张银鸿.LabVIEW8.20 程序设计-从入门到精通M.北京:清华大学出版社,2007.4 谷萩隆嗣(日).数字滤波与信号处理M.王友功,译.北京:科技出版社,2003:19-20.5 周浩敏.信
16、号处理技术基础M.北京:北京航空航天大学出版社,2001:170.6 戴鹏飞,王胜开,王格芳.测试工程与 LabVIEW 应用M.北京:文档下载 免费文档下载http:/ 电子工业出版社,2006:103-105.7 邹理和.数字滤波器M.北京:国防工业出版社,1979:86-88.图 5 信号处理前后波形图(上接第 78 页)4 钱江山,陈隆道.小型家用电器控制电路的设计J.轻工机械,2007,25(4):47-50.5 太阳人电子.SMC1602ALCM 使用说明书Z.长沙:太阳人电子,2006.6 徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计M.北京:北京航空航天大学出版社,2004.7 蒋力培
17、,曹建树,付小美.单片微机系统实用教程M.北京:机械工业出版社,2004.8 周斌,李文印.基于 51 汇编语言的 TEA 加密算法的研究与实现G/天津市计算机学会单片机分会.全国单片机及嵌入式系统学术年会论文集:上册.北京:北京航空航天大学出版社,2003.文档下载 免费文档下载http:/ 亚洲国际动力传动展金秋申城再启大幕2009 亚洲国际动力传动与控制技术展览会(以下简称:亚洲国际动力传动展)将于今年 10 月2629 日隆重登陆上海新国际博览中心,再次为动力传动行业奉上一场激动人心的饕餮盛宴。预计届时有 1,350 家海内外展商共同奔赴此次盛会,在 6 万多 m2 的展出面积上倾力展
18、示流体传动与机械传动领域的最新产品和尖端技术,引导行业发展潮流,预计吸引来自全球 80 多个国家和地区相关领域的 6 万名专业观众前来参观并洽谈业务。本届展会将紧扣各产业技术效应,通过机械传动、电气传动与零部件、流体传动与控制、压缩空气技术、机械零部件、紧固件、弹簧及专用装备、轴承和内燃机,实现与信息化技术、微电子技术、计算机技术、自动控制技术与新材料、新工艺等先进技术的结合,加快动力传动产业技术、产品的结构调整。为此,国内企业纷纷主动出击http:/ 0,抓紧展会平台转型升级,求变求新,更加开拓其产品技术在交通运输、工业装备制造、基础建设、汽车工业和新能源领域中的应用发展。截至目前,北京华德
19、、榆次液压、海特克、大众液压、上海立新、黎明、上海电气、镇江液压、金城、布柯玛、圣邦、贵州力源、宁波索诺、肇庆方大、上海新益、亿日科技、常州减速机等一大批传动业的/中国力量 0 已积极预订展位。制造业领域的欧美企业虽受影响较大,但他们依旧把参加亚洲国际动力传动展视为走出危机、进一步开拓中国市场的重要途径。著名国际厂商如博世力士乐、西德福、派克汉尼汾、阿托斯、贺德克、盖茨易安毕、哈威、玛努利、索菲玛、巴鲁夫、希尔斯、英德诺曼、瑞克、麦特沃克、纽迈司、开天等也早已报名参展。中外力量的再次交锋将为处于特殊时期的动力传动行业发展注入一剂强心针。海内外众展商的云集也再次凸显了 2009 亚洲国际动力传动
20、展作为同类展会中亚洲最大、世界第 2 的行业领先盛会的地位。文档下载 免费文档下载http:/ 亚洲国际动力传动展同期还将推出一系列专业活动,包括:/国际动力传动与控制技术论坛 0、/中国国际机械传动工业发展论坛 0、/2009 国内压缩机研发与生产趋势分析论坛0、/2009 国际紧固件专业协会年会 0、/2009 中国弹簧专业协会年会 0、/中国农业机械暨重型拖拉机配套设备供需研讨会 0、/2009 盖世汽车网委托采购推介会(紧固件)专场暨紧固件行业高峰论坛 0 等高层次研讨会,将为业界人士相互交流、寻找良好解决方案提供平台。此外,为积极响应国家 5 装备制造业调整和振兴规划 6,本届亚洲国
21、际动力传动展还将设立大专院校高新技术展区,邀请各有关大专院校展出创新科研成果。通过企业、院校两大产业生力军的强强联手,促进大专院校科研成果的产业化,提高企业的自主创新能力,为加速推动我国流体传动和机械传动等基础产业发展做出贡献。为最大程度推广本届展会,主办方整合多方资源,通过广告、直邮、电子快讯等途径开展市场宣传;更立足基础装备、铁路、交通运输、风能等重点行业进行贵宾买家邀请。2009 亚洲国际动力传动与控制技术展览会由中国液压气动密封件工业协会、中国机械通用零部件工业协会、德国汉诺威展览公司、汉诺威展览(上海)有限公司联合主办。同期举行20http:/ 亚洲国际物流技术与运输系统展览会,两大工业盛会同台亮相,不仅为经济危机下企业力克难关恢复市场提供良机,更为国内外引入创新技术搭起贸易桥梁。(联系电话:021-50456700 转 253 或 257 分机)( )文档下载网是专业的免费文档搜索与下载网站，提供行业资料，考试资料，教学课件，学术论文，技术资料，研究报告，工作范文，资格考试，word 文档，专业文献，应用文书，行业论文等文档搜索与文档下载，是您文档写作和查找参考资料的必备网站。文档下载 免费文档下载http:/ http:/
