課程設(shè)計(jì)---數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電子密碼鎖</b></p><p>　　摘 要 本文的電子密碼鎖利用數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)的電子控制，并且有各種附 </p><p>　　加電路保證電路能夠安</p><p>　　工作，有極高的安全系數(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞 電子密碼鎖 電壓比較器 555單穩(wěn)態(tài)電路 計(jì)數(shù)器 JK觸

2、發(fā)器 UPS電源。</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問(wèn)題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡(jiǎn)單，被撬的事件屢見(jiàn)不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶(hù)的親呢。</p><p>　　設(shè)計(jì)本課題時(shí)構(gòu)思了兩種方案：一種是用以AT89C2

3、051為核心的單片機(jī)控制方案；另一種是用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案?？紤]到單片機(jī)方案原理復(fù)雜，而且調(diào)試較為繁瑣，所以本文采用后一種方案。</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　共設(shè)了9個(gè)用戶(hù)輸入鍵，其中只有4

4、個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤(pán)輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無(wú)效，需要重新輸入；如果用戶(hù)輸入密碼的時(shí)間超過(guò)40秒（一般情況下，用戶(hù)不會(huì)超過(guò)40秒，若用戶(hù)覺(jué)得不便，還可以修改）電路將報(bào)警80秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤(pán)5分鐘，防止他人的非法操作。</p><p><b>　　2.2總體方框圖</b></p><p><b&g

5、t;　　3 設(shè)計(jì)原理分析</b></p><p>　　電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設(shè)置UPS電源是為了防止因?yàn)橥ｋ?lt;/p><p>　　造成的密碼鎖電路失效，使用戶(hù)免遭麻煩。</p><p>　　密碼鎖電路包含：鍵盤(pán)輸入、密碼修改、密碼檢測(cè)、開(kāi)鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)警電路、鍵盤(pán)輸入次數(shù)鎖定電路。</p><p

6、>　　3.1 鍵盤(pán)輸入、密碼修改、密碼檢測(cè)、開(kāi)鎖及執(zhí)行電路 . </p><p>　　其電路如下圖1所示：</p><p>　　圖1 鍵盤(pán)輸入、密碼修改、密碼檢測(cè)、開(kāi)鎖、執(zhí)行電路</p><p>　　開(kāi)關(guān)K1~K9是用戶(hù)的輸入密碼的鍵盤(pán)，用戶(hù)可以通過(guò)開(kāi)關(guān)輸入密碼，開(kāi)關(guān)兩端的電容是為了提高開(kāi)關(guān)速度，電路先自動(dòng)將IC1~IC4清零，由報(bào)警電路送來(lái)的清零信號(hào)經(jīng)

7、C25送到T11基極，使T11導(dǎo)通，其集電極輸出低電平，送往IC1~IC4，實(shí)現(xiàn)清零。 </p><p>　　密碼修改電路由雙刀雙擲開(kāi)關(guān)S1~S4組成（如圖2所示）, 它是利用開(kāi)關(guān)切換的原理實(shí)現(xiàn)密碼的修改。例如要設(shè)定密碼為1458，可以撥動(dòng)開(kāi)

8、關(guān)S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可實(shí)現(xiàn)密碼的修改，由于輸入的密碼要經(jīng)過(guò)S1~S4的選擇，也就實(shí)現(xiàn)了密碼的校驗(yàn)。本電路有16組的密碼可供修改。</p><p>　　圖2 密碼修改電路 </p><p>　　由兩塊74LS112（雙JK觸發(fā)器，包含IC1~IC4）組成密

9、碼檢測(cè)電路。由于IC1處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)用戶(hù)按下第一個(gè)正確的密碼后，CLK端出現(xiàn)了一個(gè)負(fù)的下降沿，IC1計(jì)數(shù)，Q端輸出為高電平，用戶(hù)依次按下有效的密碼，IC2~IC3也依次輸出高電平，送入與門(mén)IC5，使其輸出開(kāi)鎖的高電平信號(hào)送往IC13的2腳，執(zhí)行電路動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖。</p><p>　　執(zhí)行電路是由一塊555單穩(wěn)態(tài)電路（IC13），以及由T10、T11組成的達(dá)林頓管構(gòu)成。若IC13的2腳輸入一高電平，則3腳輸出

10、高電平，使T10導(dǎo)通，T11導(dǎo)通，電磁閥開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)，同時(shí)T10集電極上接的D5（綠色發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開(kāi)門(mén)，20秒后，555電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，電磁閥停止工作，以節(jié)電。其中電磁閥并聯(lián)的電容C24使為了提高電磁閥的力矩。</p><p><b>　　3.2 報(bào)警電路</b></p><p>　　報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)輸入密碼的時(shí)間超過(guò)40秒（一般情況下用戶(hù)輸入不會(huì)

11、超過(guò)），電路報(bào)警80秒，防止他人惡意開(kāi)鎖。</p><p>　　電路包含兩大部分，2分鐘延時(shí)和40秒延時(shí)電路。其工作原理是當(dāng)用戶(hù)開(kāi)始輸入密碼時(shí)，電路開(kāi)始2分鐘計(jì)時(shí)，超出40秒，電路開(kāi)始80秒的報(bào)警。如圖3所示</p><p><b>　　圖3 報(bào)警電路</b></p><p>　　有人走近門(mén)時(shí)，觸摸了TP端(TP端固定在鍵盤(pán)上，其靈敏度非常高，

12、保證電路可靠的觸發(fā))，由于人體自身帶的電，使IC10的2腳出現(xiàn)低電平，使IC10的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其3腳輸出高電平，T5導(dǎo)通(可以通過(guò)R12控制T1的基極電流)，其集電極接的黃色發(fā)光二極管D3發(fā)光，表示現(xiàn)在電子鎖處于待命狀態(tài),T6截止，C4開(kāi)始通過(guò)R14充電(充電時(shí)間是40秒,此時(shí)為用戶(hù)輸入密碼的時(shí)間，即用戶(hù)輸入密碼的時(shí)間不能超過(guò)40秒，否則電路就開(kāi)始報(bào)警, 由于用戶(hù)經(jīng)常輸入密碼，而且知道密碼，一般輸入密碼的時(shí)間不會(huì)超過(guò)40秒)，IC2開(kāi)

13、始進(jìn)入延時(shí)40秒的狀態(tài)。 </p><p>　　開(kāi)始報(bào)警:當(dāng)用戶(hù)輸入的密碼不正確或輸入密碼的時(shí)間超過(guò)40秒，IC11的2腳電位隨著C4的充電而下降,當(dāng)電位下降到1/3Vcc時(shí)(即40秒延時(shí)結(jié)束時(shí)候),3腳變成高電位(延時(shí)時(shí)是低電平),通過(guò)R15使(R15的作用是為了限制T7的導(dǎo)通電流防止電流過(guò)大燒毀三極管)T7導(dǎo)通,其集電極上面接的紅色發(fā)光二極管D4發(fā)亮,表示當(dāng)前處于報(bào)警狀態(tài),T8也隨之而導(dǎo)通,使蜂鳴器發(fā)聲,令賊

14、人生怯,實(shí)現(xiàn)報(bào)警.</p><p>　　停止報(bào)警:當(dāng)達(dá)到了80秒的報(bào)警時(shí)間，IC10的6,7腳接的電容C5放電結(jié)束,IC10的3腳變成低電平,T5截止,T6導(dǎo)通,強(qiáng)制使強(qiáng)制電路處于穩(wěn)態(tài)，IC11的3腳輸出低電平,使T7,T8截止,蜂鳴器停止報(bào)警；或者用戶(hù)輸入的密碼正確，則有開(kāi)鎖電路中的T10集電極輸出清除報(bào)警信號(hào)，送至T12（PNP），T12導(dǎo)通，強(qiáng)制使T7基極至低電位，解除報(bào)警信號(hào)。</p>&l

15、t;p>　　3.3 報(bào)警次數(shù)檢測(cè)及鎖定電路</p><p>　　若用戶(hù)操作連續(xù)失誤超過(guò)3次，電路將鎖定5分鐘。其工作原理如下：當(dāng)電路報(bào)警的次數(shù)超過(guò)3次，由IC9（74161）構(gòu)成的3位計(jì)數(shù)器將產(chǎn)生進(jìn)位，通過(guò)IC7，輸出清零信號(hào)送往74161的清零端，以實(shí)現(xiàn)重新計(jì)數(shù)。經(jīng)過(guò)IC8（與門(mén)），送到IC12（555）的2腳，使3腳產(chǎn)生5分鐘的高電平鎖定脈沖（其脈沖可由公式T=1.1RC計(jì)算得出），經(jīng)T9倒相，送IC6

16、輸入端，使IC6輸出低電平，使IC13不能開(kāi)鎖，到鎖定的目的。電路圖如下圖4所示：</p><p>　　圖4 報(bào)警次數(shù)檢測(cè)及鎖定電路</p><p>　　3.4 備用電源電路</p><p>　　為了防止停電情況的發(fā)生，本電路后備了UPS電源，它包括市電供電電路，停電檢測(cè)電路，電子開(kāi)關(guān)切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。其電路圖如下圖5所示：</p>

17、<p>　　220V市電通過(guò)變壓器B降壓成12V的交流電,再經(jīng)過(guò)整流橋整流,7805穩(wěn)壓到5V送往電子切換電路，由于本電路功耗較少，所以選用10W的小型變壓器。</p><p><b>　　圖5 電源電路</b></p><p>　　由R8，R9，R6，R7及IC14構(gòu)成電壓比較器，正常情況下，V+<V- IC14輸出高電平，繼電器的常閉觸點(diǎn)和市

18、電相連；當(dāng)市電斷開(kāi)，V+>V- IC14輸出高電平，由T3，T4構(gòu)成的達(dá)林頓管使繼電器J開(kāi)啟，將其常開(kāi)觸電將蓄電池和電路相連，實(shí)現(xiàn)市電和蓄電池供電的切換，保證電子密碼鎖的正常工作（視電池容量而定持續(xù)時(shí)間）。其電路圖如下圖6所示：</p><p>　　圖6 停電檢測(cè)及電子開(kāi)關(guān)切換電路</p><p>　　T1，T2構(gòu)成的蓄電池自動(dòng)充電電路，它在電池充滿(mǎn)后自動(dòng)停止充電，其中D1亮為正在充

19、電，D2為工作指示。由R4，R5，T1構(gòu)成電壓檢測(cè)電路，蓄電池電壓低，則T1，T2導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)其充電；充滿(mǎn)后，T1，T2截止，停止充電，同時(shí)D1熄滅，電路中C4的作用是濾除干擾信號(hào)。其電路圖如圖7所示：</p><p>　　圖7 蓄電池自動(dòng)充電電路 </p><p><b>　　4 總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　以上為實(shí)習(xí)期間所

20、設(shè)計(jì)的電子密碼鎖電路，它經(jīng)過(guò)多次修改和整理，以是一個(gè)比較不錯(cuò)的設(shè)計(jì)，可以滿(mǎn)足人們的基本要求，但因?yàn)樗接邢?，此電路中也存在一定的?wèn)題，譬如說(shuō)電路的密碼不能遺忘，一旦遺忘，就很難打開(kāi)，這可以通過(guò)增加電路解決，但過(guò)于復(fù)雜，本次設(shè)計(jì)未其中；用開(kāi)關(guān)作74LS112的CLK脈沖，不是很穩(wěn)定，可以調(diào)換其它高速開(kāi)關(guān)或計(jì)數(shù)脈沖；電路密碼只有16種可供修改，但由于他人不知道密碼的位數(shù)，而且還要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按一定的順序開(kāi)鎖，所以他人開(kāi)鎖的幾率很??；電路

21、中未加顯示電路，但可通過(guò)其它數(shù)字模塊實(shí)現(xiàn)這一功能。這需要一段時(shí)間的進(jìn)一步改進(jìn)，如果有好的意見(jiàn)，希望老師給以支持。</p><p>　　通過(guò)這三周的學(xué)習(xí)，我感覺(jué)有很大的收獲：首先，通過(guò)學(xué)習(xí)使自己對(duì)課本上的知識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際，使的理論與實(shí)際相結(jié)合，加深自己對(duì)課本知識(shí)的更好理解，同時(shí)實(shí)習(xí)也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力：能夠充分利用圖書(shū)館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識(shí)。能對(duì)protel 99、和EWB等仿真軟件操作，能達(dá)

22、到學(xué)以致用。對(duì)我們學(xué)生來(lái)說(shuō)，理論與實(shí)際同樣重要，這是我們以后在工作中說(shuō)明自己能力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　在實(shí)習(xí)中，我感受到了老師對(duì)學(xué)生的那種悔人不卷的精神，每天的固定時(shí)間，老師都來(lái)給我們指導(dǎo)，使我們少走彎路，順利完成實(shí)習(xí)任務(wù)，請(qǐng)?jiān)试S我向你們致意崇高的敬意，感謝你們，老師！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p&g