數(shù)字電路密碼鎖設計

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦數(shù)字電路密碼鎖設計電子密碼鎖

摘要本文的電子密碼鎖利用數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)對門的電子操縱，同時有各種附加電路保證電路可以安工作，有極高的安全系數(shù)。

關鍵詞電子密碼鎖電壓比較器555單穩(wěn)態(tài)電路計數(shù)器JK觸發(fā)器UPS電源。

1引言

隨著人們?nèi)兆铀降奶岣?，怎么實現(xiàn)家庭防盜這一咨詢題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構造的簡單，被撬的事件屢見別鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈便性好，安全系數(shù)高，受到了廣闊用戶的親呢。

設計本課題時構思了兩種方案：一種是用以AT89C2051為核心的單片機操縱方案；另一種是用以74LS112雙JK觸發(fā)器構成的數(shù)字邏輯電路操縱方案。思考到單片機方案原理復雜，而且調試較為繁瑣，因此本文采納后一種方案。

2總體方案設計

2.1設計思路

共設了9個用戶輸入鍵，其中惟獨4個是有效的密碼按鍵，其它的基本上干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；假如用戶輸入密碼的時刻超過40秒（普通事情下，用戶不可能超過40秒，若用戶覺得別便，還能夠修改）電路將報警80秒，若電路延續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤5分鐘，防止他人的非法操作。

2.2總體方框圖

3設計原理分析

電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設置UPS電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭煩惱。

密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。

3.1鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執(zhí)行電路.其電路如下圖1所示：

開關K1~K9是用戶的輸入密碼的鍵盤，用戶能夠經(jīng)過開關輸入密碼，開關兩端的電容是為了提高開關速度，電路先自動將IC1~IC4清零，由報警電路送來的清零信號經(jīng)C25送到T11基極，使T11

導通，其集電極輸出低電平，送往IC1~IC4，實現(xiàn)清零。

密碼修改電路由雙刀雙擲開關S1~S4組成（如圖2所示）,它是利用開關切換的原理實現(xiàn)密碼的修改。例如要設定密碼為1458，能夠撥動開關S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可實現(xiàn)密碼的修改，由于輸入的密碼要通過S1~S4的挑選，也就實現(xiàn)了密碼的校驗。本電路有16組的密碼可供修改。由兩塊74LS112（雙JK觸發(fā)器，包含IC1~IC4）組成密碼檢測電路。由于IC1處于計數(shù)狀態(tài)，當用戶按下第一具正確的密碼后，CLK端浮現(xiàn)了一具負的下落沿，IC1計數(shù)，Q端輸出為高電平，用戶依次按下有效的密碼，IC2~IC3也依次輸出高電平，送入與門IC5，使其輸出開鎖的高電平信號送往IC13的2足，執(zhí)行電路動作，實現(xiàn)開鎖。

執(zhí)行電路是由一塊555單穩(wěn)態(tài)電路（IC13），以及由T10、T11組成的達林頓管構成。若IC13的2足輸入一高電平，則3足輸出高電平，使T10導通，T11導通，電磁閥開啟，實現(xiàn)開門，并且T10集電極上接的D5（綠XXX發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開門，20秒后，555電路狀態(tài)翻轉，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。

圖1鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖、執(zhí)行電路

3.2報警電路

報警電路實現(xiàn)的功能是：當輸入密碼的時刻超過40秒（普通事情下用戶輸入不可能超過），電路報警80秒，防止他人惡意開鎖。

電路包含兩大部分，2分鐘延時和40秒延時電路。其工作原理是當用戶開始輸入密碼時，電路開始2分鐘計時，超出40秒，電路開始80秒的報警。如圖3所示

CLK1J

3K

2

CD

15SD4Q

5

Q6

IC2ACLK1J

3K

2

CD

15SD4Q

5

Q6

IC3ACLK1J

3K

2

CD

15SD4Q

5

Q6

IC1AR26

R25

R24

R2

R20

VCC

CLK1J

3K

2CD

15SD4Q

5

Q6

IC4AK1

K2

S1K3

K4

S2

K5

K6

S3

K7

K8

S4

S?

TRIG

2

Q

3

R

4CVolt

5THR

6DIS

7VCC8

GND1V3

C13

20U

C12

.

.

.

.

T10

T11

D5

10

C14

0.01UC15

0.01U

C16

0.01U

C17

0.01U

C18

0.01U

C19

0.01U

C20

0.01U

C210.01UTC131M

R21

3.3K

電磁鎖

清零信號RD

1245

6

IC5A

1

2

3

IC6A

鎖定信號E1

1KX4

清零信號RD

74LS112

消除報警信號

74ls08

74ls22k9

74LS112

74LS113

74LS114

555T12

9018

C2547u

R2020k

R27

2.2k來自報警電路

的清零信號

C24500u

圖3報警電路

有人走近門時，觸摸了TP端(TP端固定在鍵盤上，其靈敏度很高，保證電路可靠的觸發(fā))，由于人體自身帶的電，使IC10的2足浮現(xiàn)低電平，使IC10的狀態(tài)發(fā)生翻轉，其3足輸出高電平，T5導通(能夠經(jīng)過R12操縱T1的基極電流)，其集電極接的黃群發(fā)光二極管D3發(fā)光，表示如今電子鎖處于待命狀態(tài),T6截止，C4開始經(jīng)過R14充電(充電時刻是40秒,此刻為用戶輸入密碼的時刻，即用戶輸入密碼的時刻別能超過40秒，否則電路就開始報警,由于用戶經(jīng)常輸入密碼，而且懂密碼，普通輸入密碼的時刻不可能超過40秒)，IC2開始進入延時40秒的狀態(tài)。

開始報警:當用戶輸入的密碼別正確或輸入密碼的時刻超過40秒，IC11的2足電位隨著C4的充電而下落,當電位下落到1/3Vcc時(即40秒延時結束時候),3足變成高電位(延時時是低電平),經(jīng)過R15使(R15的作用是為了限制T7的導通電流防止電流過大燒毀三極管)T7導通,其集電極上面接的紅群發(fā)光二極管D4發(fā)亮,表示當前處于報警狀態(tài),T8也隨之而導通,使蜂鳴器發(fā)聲,令賊人一輩子怯,實現(xiàn)報警.

停止報警:當達到了80秒的報警時刻，IC10的6,7足接的電容C5放電結束,IC10的3足變成低電平,T5截止,T6導通,強制使強制電路處于穩(wěn)態(tài)，IC11的3足輸出低電平,使T7,T8截止,蜂鳴器停止報警；或者用戶輸入的密碼正確，則有開鎖電路中的T10集電極輸出清除報警信號，送至T12（PNP），T12導通，強制使T7基極至低電位，解除報警信號。

3.3報警次數(shù)檢測及鎖定電路

若用戶操作延續(xù)失誤超過3次，電路將鎖定5分鐘。其工作原理如下：當電路報警的次數(shù)超過3次，由IC9（74161）構成的3位計數(shù)器將產(chǎn)生進位，經(jīng)過IC7，輸出清零信號送往74161的清零端，以實現(xiàn)重新計數(shù)。通過IC8（與門），送到IC12（555）的2足，使3足產(chǎn)生5分鐘的高電平鎖定脈沖（其脈沖可由公式T=1.1RC計算得出），經(jīng)T9倒相，送IC6輸入端，使IC6輸出低電平，使IC13別能開鎖，到鎖定的目的。電路圖如下圖4所示：

R11

2M

R12

100

R14

1M

C5

50U

C7

0.1u

C9

0.1u

C847U

T5

T7

T6

D3

D4

R3

3.3K

R15

100

TRIG

2

Q3

R

4CVolt

5

THR6DIS

7

VCC

8

GND1IC10

TRIG2

Q3R

4CVolt

5THR

6DIS

7

VCC

8

GND1IC11T8

蜂鳴器

清零信號RD

TP

C6

0.01U

R16

3.3K

報警次數(shù)進位B1

3.3K

3.3K

9014

9018

9018

9018

vcc

T13

接密碼檢測電路消除報警信號

去密碼檢測電路

清零信號

圖4報警次數(shù)檢測及鎖定電路3.4備用電源電路

為了防止停電事情的發(fā)生，本電路后備了UPS電源，它包括市電供電電路，停電檢測電路，電

子開關切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。其電路圖如下圖5所示：

220V市電經(jīng)過變壓器B落壓成12V的交流電,再通過整流橋整流,7805穩(wěn)壓到5V送往電子切換電路，由于本電路功耗較少，因此選用10W的小型變壓器。

圖5電源電路

由R8，R9，R6，R7及IC14構成電壓比較器，正常事情下，V+V-IC14輸出高電平，由T3，T4構成的達林頓管使繼電器J開啟，將其常開觸電將蓄電池和電路相連，實現(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)時刻）。其電路圖如下圖6所示：

TRIG2

Q3

R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1

IC12555

P03P1

4P25P36Q0

14Q113Q212Q311TC15EP7ET10CP

2LD

9RCO1RD

IC9

74LS161

T9

9018

R19

3.3K

C10

68u

C11

0.1U

R18

5.2M

鎖定鍵盤信號E1

來自報警電路的信號B1

VCC

VCC

555

1

23IC8A74ALS00

圖6停電檢測及電子開關切換電路

T1，T2構成的蓄電池自動充電電路，它在電池充滿后自動停止充電，其中D1亮為正在充電，D2為工作指示。由R4，R5，T1構成電壓檢測電路，蓄電池電壓低，則T1，T2導通，實現(xiàn)對其充電；充滿后，T1，T2截止，停止充電，并且D1熄滅，電路中C4的作用是濾除干擾信號。其電路圖如圖7所示：

圖7蓄電池自動充電電路

4總結與體味

以上為實習期間所設計的電子密碼鎖電路，它通過多次修改和整理，以是一具比較別錯的設計，能夠滿腳人們的基本要求，但因為水平有限，此電路中也存在一定的咨詢題，譬如講電路的密碼別能遺忘，一旦遺忘，就非常難打開，這能夠經(jīng)過增加電路解決，但過于復雜，本次設計未其中；用開關作74LS112的CLK脈沖，別是非常穩(wěn)定，能夠調換其它高速開關或計數(shù)脈沖；電路密碼惟獨16種可供修改，但由于他人別懂密碼的位數(shù)，而且還要求在規(guī)定的時刻內(nèi)按一定的順序開鎖，因此他人開鎖的幾率非常??；電路中未加顯示電路，但可經(jīng)過其它數(shù)字模塊實現(xiàn)這一功能。這需要一段時刻的進一步改進，假如有好的意見，希翼老師給以支持。

經(jīng)過這三周的學習，我感受有非常大的收獲：首先，經(jīng)過學習使自個兒對課本上的知識能夠應用于實際，使的理論與實際相結合，加深自個兒對課本知識的更好明白，并且實習也段練了我個人的動手能力：可以充分利用圖書館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識。能對protel99、和EWB等仿

R850K

R940KR730K

R620K

T39018

R105.1K

T49014

12

3

IC14

741

繼電器

蓄電池供電

5V直流電源A1

蓄電池A2

5V直流電源A1蓄電池A2

VCC

常閉

常開

R5470

R23K

R1

3K

T19014

D2

D1

C40.1U

3CG21

R43K

6V蓄電池電源A2

6V充電電源

蓄電池

真軟件操作，能達到學以致用。對我們學生來講，理論與實際同樣重要，這是我們往后在工作中講明自個兒能力的一具重要標準。

在實習中，我感覺到了老師對學生的那種悔人別卷的精神，每天的固定時刻，老師都來給我們指導，使我們少走彎路，順利完成實習任務，請允許我向你們致意崇高的敬意，謝謝你們，老師！

參考文獻

[1]康華光.電子技術基礎（第四版）[M].北京:高等教育出版社,1998

[1]梁宗善.新型集成塊應用[M].武漢:華中理工大出版社,2004

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