Arduino与Proteus仿真实例-密码输入、验证与更新仿真

密码输入、验证与更新仿真

本次实例将通过4X4矩阵键盘、LCD1602、EEPROM实现一个密码输入匹配、储存、更新。

1、仿真电路原理图

在仿真电路原理图中，4X4矩阵键盘通过PCF8574 IO扩展器驱动，请参考前面文章：

LCD1602通过4线连接方式驱动，请参考：

EEPROM数据储存与读取，请参考：

2、驱动代码实现

本次应用实例主要功能分为：

密码储存与读取
密码输入与验证
密码更新

1）导入依赖头文件

#include <LiquidCrystal.h>
#include <Keypad\_I2C.h>
#include <Keypad.h>
#include <Wire.h>
#include <EEPROM.h>

2）设备定义

// LCD1602
LiquidCrystal lcd(12, 11,5, 4, 3, 2);// RS、RW，D0~D7

#define KEYPAD\_I2CADDR 0x20
// I2C键盘
const byte ROWS = 4; // 4行
const byte COLS = 4; // 4列
char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'},
  {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'},
  {'\*','0','#','D'}
};
// PCF8574IO映射
byte rowPins[ROWS] = {0, 1, 2, 3}; // 连接键盘行引脚
byte colPins[COLS] = {4, 5, 6, 7}; // 连接键盘列引脚

TwoWire \*jwire = &Wire;   // 键盘对象
Keypad_I2C kpd( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS, KEYPAD_I2CADDR, PCF8574, jwire );

3）密码储存及操作定义

#define PASSWORD\_ADDR 0x10 // 密码储存地址
#define PASSWORD\_INIT\_ADDR 0x01 // 密码状态地址
#define PASSWORD\_LEN 0x06 // 密码长度
#define PASSWORD\_UPDATE "\*#01#\*" // 密码更新
#define PASSWORD\_CMD\_COMPARE 0x01 // 密码验证
#define PASSWORD\_CMD\_UPDATE 0x02 // 密码更新

const char inited_password[PASSWORD_LEN] = {'1','2','3','4','5','6'}; // 默认密码
char saved_password[PASSWORD_LEN] = {0}; // EEPROM储存的密码
char current_password[PASSWORD_LEN] = {0}; // 当前输入密码
char password_cmd = PASSWORD_CMD_COMPARE; // 密码操作命令

4）默认密码初始化

// 初始化密码
void init\_password(){
  int isInited = 0;
  isInited = EEPROM.read(PASSWORD_INIT_ADDR); // 读取密码状态
  if(isInited != 1){ // 密码未初始化
    int addr = PASSWORD_ADDR;
    for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
      EEPROM.write(addr,inited_password[i]); // 写入默认密码
      addr++;
    }
    EEPROM.write(PASSWORD_INIT_ADDR,1); // 更新密码标志
    Serial.println("initialized password");
  }
}

init_password函数用于初始化默认密码，在第一次开机启动时通过调用EEPROM.write函数将默认密码数据写入EEPROM。

5）从EEPROM中读取密码

// 读取密码
void read\_password(){
  int addr = PASSWORD_ADDR;
  for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
    saved_password[i] = (char)EEPROM.read(addr);
    addr++;
  }
}

read_password函数用于从EEPROM中读取密码。通过调用EEPROM.read函数实现。

6）密码验证

// 比较密码
bool compare\_password(char\* pass){
 for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
   if(pass[i] != saved_password[i]){
     return false;
   }
  }
  return true;
}

compare_password函数用于比较当前输入密码与设定的密码。

7）更新密码

// 更新密码
void update\_password(char\* pass){
  int addr = PASSWORD_ADDR;
  for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
    EEPROM.write(addr,inited_password[i]);
    addr++;
  }
  Serial.println("password updated");
}

update_password函数用于更新密码。将最新设置的密码写入到EEPROM中。

8）更新密码指定检测

bool is\_update\_password(char\* pass){
  return(pass[0] == '\*' && pass[1] == '#' && pass[2] == '0' && pass[3] == '1' && pass[4] == '#' && pass[5] == '\*');
}

9）系统初始化

void setup()
{
  Serial.begin(9600); // 初始化串口
  init\_password(); // 初始化密码
  read\_password(); // 读取密码
    
  Serial.print("inited password:");
  for(unsigned char i = 0;i < PASSWORD_LEN;i++){
    Serial.print((char)saved_password[i]);
  }
  Serial.println();
  // 初始化LCD1605
  lcd.begin(16, 2);  // 设置LCD的行和列
  
  // 键盘初始化
  jwire->begin();
  kpd.begin();
  
}

10）功能逻辑实现

在loop函数实现密码输入、验证、更新逻辑：

unsigned char index = 0; // 当前密码输入索引 
bool is_updating_password = false; // 当前页面是否正在更新密码
void loop() 
{
   char key = kpd.getKey(); // 扫描键盘输入
   if(key){
     if(password_cmd == PASSWORD_CMD_COMPARE){ // 密码验证状态输入
        current_password[index] = key;
        if(index == 0){
          lcd.clear();
        }
        lcd.setCursor(index, 0);
        lcd.print('\*');
     }else{ // 密码更新状态输入
        if(index == 0){
          is_updating_password = true;
        }
        saved_password[index] = key;
        current_password[index] = key;
        lcd.setCursor(index, 2);
        lcd.print((char)key);
     }
       
     Serial.print("index:");
     Serial.print(index);
     Serial.print(",key=");
     Serial.println(key);
     index++;
   }
   if(index == 6){
     lcd.clear();
     lcd.setCursor(0,0);
     if(is\_update\_password(current_password)){ // 判断输入密码是否为更新指令
       password_cmd = PASSWORD_CMD_UPDATE;
     }
     if(password_cmd == PASSWORD_CMD_UPDATE){ // 更新密码
       if(!is_updating_password){
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print("Update Password:");
       }else{ // 更新密码输入完成
         is\_update\_password(current_password);
         lcd.clear();
         lcd.setCursor(0,0);
         lcd.print("Password Updated");
         password_cmd = PASSWORD_CMD_COMPARE;
         is_updating_password = false;
       }
     }else{ // 验证密码
        password_cmd = PASSWORD_CMD_COMPARE;
        if(compare\_password(current_password)){ // 验证成功
          lcd.print("Password Passed");
        }else{
          lcd.print("Password Failed");
        }
     }
     index = 0;
    
   }
  
}