帶報警器的密碼電子鎖和門鈴電路

1、帶報警器的密碼電子鎖和門鈴電路（一）設(shè)計背景 在現(xiàn)實生活中很多時候出現(xiàn)一些老的機(jī)械鎖被不法分子打開的情形。這樣使他人的財產(chǎn)受到損失，隱私被侵犯。因此，靈巧、簡便、操作方便的電子密碼鎖開始受到青睞。它可以很好的保護(hù)人們財務(wù)和隱私。另外，它完全靠密碼開鎖不需要鑰匙，這樣就不會造成丟鑰匙或者被他人套取鑰匙的可能。密碼電子鎖的和門鈴電路的設(shè)計方案有很多：有用專用芯片設(shè)計的、有用復(fù)雜可編程邏輯電路設(shè)計的、有用單片機(jī)設(shè)計制作的、有用可編程控制器設(shè)計完成的，還可以采用數(shù)字電路或模擬與數(shù)字電路相結(jié)合的方式以及EDA技術(shù)等。（二）設(shè)計要求基本要求：1）按鈕分別為1，2.9個按鈕。2）用發(fā)光二極管作為輸出指示燈。

2、3）設(shè)計門鈴電路，按動門鈴按鈕，指示燈發(fā)亮，開始解鎖，超過5min,報警器響，密碼輸對，解除報警。提高要求1）將指示燈換成繼電器進(jìn)行控制。2）密碼順序不對或密碼有誤時系統(tǒng)主動復(fù)位，當(dāng)開鎖時間超過5Min時，則蜂鳴器發(fā)出1KHz的信號報警。（三）帶報警器的密碼電子鎖的設(shè)計思想 正確輸入編碼按鍵的數(shù)字，控制電路通過整形電路供給編碼電路時鐘，一直按規(guī)定編碼順序操作完，則驅(qū)動開鎖電路把鎖打開。在操作過程中，沒有按照規(guī)定代碼順序按下數(shù)字鍵或按動了其他鍵，則控制使開鎖電路清零。超出規(guī)定時間，蜂鳴器報警，密碼輸對使編碼電路清零并解除防盜報警。（四）原理框圖設(shè)計原理框圖如圖（1）所示：圖（1）（五）密碼校驗電

3、路 該單元電路是以CD4017為基礎(chǔ)，與按鍵編碼電路和基于三極管的脈沖產(chǎn)生電路夠成的密碼校驗電路，并控制著開鎖電路。其芯片如圖（2）所示：圖（2）引出端功能符號：CO：進(jìn)位脈沖輸淵 CP：時鐘輸入端MR：清除端 TC：禁止端Q0-Q9：計數(shù)脈沖輸出端 VDD：正電源VSS：地 十進(jìn)制計數(shù)、分頻器CD4017，是一種用途非常廣泛的電路。其內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是O0、O1、O2、O9依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。 CD4017有3個輸入（MR、CP0和CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時其輸出Q0為高電平，

4、其余輸出端（Q1Q9）均為低電平。CP0和CPl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數(shù)，則信號由CP0端輸入；若要用下降沿來計數(shù)，則信號由CPl端輸入。設(shè)置2個時鐘輸入端，級聯(lián)時比較方便，可驅(qū)動更多二極管發(fā)光。 CD4017有10個輸出端（Q0Q9）和1個進(jìn)位輸出端TC。每輸入10個計數(shù)脈沖，TC就可得到1個進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。基于以上分析CD4017構(gòu)成的密碼校驗電路如圖（3）所示：圖（3）其工作原理如下所述： 接通電源后，電路處于清零狀態(tài)，此時輸出端Q0（3腳）為高電平，其余輸出端均為低電平，表示計入0個脈沖。 按動一下S1時，Q0端的高電平經(jīng)過S1和電阻加在三

5、極管V1的基極，使三極管飽和導(dǎo)通；松開S1后，三極管截止，則在CD4017的CP0（14腳）產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖，CD4017開始計數(shù)，其Q1（2腳）輸出為高電平，Q0和其他輸出均為低電平。 再按動一下S2，Q1（2腳）輸出端的高電平又使三極管V1導(dǎo)通，松開S2后又截止，計數(shù)器CD4017計入第二個脈沖，其輸出端Q2為高電平，其他輸出端電平；再按照對應(yīng)關(guān)系依次按動S3、S4、S5此時，計數(shù)器共計入個CP脈沖，而高電平也相應(yīng)的轉(zhuǎn)移到了輸出端Q5（1腳）上。 由于與Q5輸出端相連的單刀雙擲開關(guān)key作用，使Q5與按鍵S1相連，此時按動S1，Q5端的高電平使三極管導(dǎo)通，然后又截止，則計數(shù)器已計滿6個脈沖

6、，從而輸出端Q6（5腳）為高電平，此時發(fā)光二極管正常發(fā)光，表示密碼正確，鎖打開。上面的密碼輸入電路每一個按鍵代表了一個密碼，如S1代表密碼1。一共有9個密碼按鍵（S1-S9），另外有4個干擾鍵S6S9，如果在按鍵過程中不慎按到這四個鍵中的任意一個，電路會立即清零，需要重新輸入密碼。由上圖可知密碼為123451，撥動單刀雙擲key可修改最后一位密碼。（六）門鈴電路單元 555定時器的管腳圖如圖（4）所示：圖（4）NE555管腳功能介紹： 1腳為地；2腳為觸發(fā)輸入端；3腳為輸出端，輸出的電平狀態(tài)受觸發(fā)器控制，而觸發(fā)器受上比較器6腳和下比較器2腳的控制。當(dāng)觸發(fā)器接受上比較器A1從R腳輸入的高電平時，

7、觸發(fā)器被置于復(fù)位狀態(tài)，3腳輸出低電平；2腳和6腳是互補(bǔ)的，2腳只對低電平起作用，高電平對它不起作用，即電壓小于Ucc/3，此時3腳輸出高電平。6腳為閾值端，只對高電平起作用，低電平對它不起作用，即輸入電壓大于2Ucc/3，稱高觸發(fā)端，3腳輸出低電平，但有一個先決條件，即2腳電位必須大于Ucc/3時才有效。3腳在高電位接近電源電壓Ucc，輸出電流最大可達(dá)200mA。4腳是復(fù)位端，當(dāng)4腳電位小于0.4V時，不管2、6腳狀態(tài)如何，輸出端3腳都輸出低電平。5腳是控制端。7腳稱放電端，與3腳輸出同步，輸出電平一致，但7腳并不輸出電流，所以3腳稱為實高（或低）、7腳稱為虛高。555單穩(wěn)電路：單穩(wěn)電路有一個

8、穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)，是利用電容的充放電形成暫穩(wěn)態(tài)的，因此它的輸入端都帶有定時電阻和定時電容。（1）人工啟動型：圖（5）人工啟動型的電路如圖（5）所示，將555電路的6、2腳并接起來接在RC定時電路上，在定時電容CT，兩端接按鈕開關(guān)SB，就成為人工啟動型555單穩(wěn)電路，如圖（5）中（a）所示，用等效觸發(fā)器替代555，并略去與單穩(wěn)工作無關(guān)的部分后見圖（b）所示，下面分析它的工作原理：1）穩(wěn)態(tài)：接上電源后，電容CT很快充電到VDD，從圖(b)看到，觸發(fā)器輸入R=1，S=1，從功能表看到輸出Vo=0，這是它的穩(wěn)態(tài)。2）暫穩(wěn)態(tài)：按下開關(guān)SB，CT上電荷很快放到零，相當(dāng)于觸發(fā)器輸入R=0，S=0，輸出立即翻

9、轉(zhuǎn)成Vo=l，暫穩(wěn)態(tài)開始。開關(guān)放開后，電源又向CT充電，經(jīng)過時間TD后，CT上電壓上升到2/3VDD時，輸出又翻轉(zhuǎn)成Vo=O，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。TD就是單穩(wěn)電路的定時時間或延時時間，它和定時電阻RT和定時電容CT的值有關(guān)：TD=1.1RTCT，這就是它的暫穩(wěn)態(tài)。（2）脈沖啟動型圖（6）脈沖啟動型的電路如圖（6）所示，將555電路的6、7腳并接起來接在定時電容CT上，用2腳作輸入就成為脈沖啟動型單穩(wěn)電路，如圖(a)所示，電路的2腳平時接高電平，當(dāng)輸入接低電平或輸入負(fù)脈沖時才啟動電路，用等效觸發(fā)器替代555后見圖b所示，下面分析它的工作原理：1）穩(wěn)態(tài)：接上電源后，R=1，S=1，輸出Vo=0，DIS端接

10、地，CT上的電壓為0即R=0，輸出仍保持Vo=0，這是它的穩(wěn)態(tài)。2）暫穩(wěn)態(tài)：輸入負(fù)脈沖后，輸入S=0，輸出立即翻轉(zhuǎn)成Vo=1，DIS端開路，電源通過RT向CT充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。經(jīng)過時間TD后，CT上電壓上升到2/3VDD時，輸入又成為R=1，S=1，這時負(fù)脈沖已經(jīng)消失，輸出又翻轉(zhuǎn)成Vo=0，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。這時內(nèi)部放電開關(guān)接通，DIS端接地，CT上電荷很快放到零，為下一次定時控制作準(zhǔn)備。電路的定時時間TD=1.1RTCT。這兩種單穩(wěn)電路常用作定時延時控制。555的功能可用一張圖表示：現(xiàn)將上述原理圖改進(jìn)后，得門鈴電路如圖（7）所示：圖（7）其原理如下：當(dāng)按鍵未按下時，由于U1中THR（6腳）與TRI

11、(2腳)都為高電平，所以輸出低電平至第二個555的6腳，三極管不導(dǎo)通，最后輸出高電平，所以蜂鳴器響且警示燈LED1亮，當(dāng)按下KEY時，U1中2,6腳強(qiáng)制為低電平，電容C1迅速放電，按鍵彈起，三極管導(dǎo)通，LED2亮（此為輸入密碼時間提示）同理得第二個555芯片輸出低電平，蜂鳴器不響警示燈LED1不亮，等到電容C1充電使U6腳2/3VCC時，第一塊555芯片輸出低電平，則第二塊555芯片輸出高電平，蜂鳴器響指示燈LED1亮（此非完整圖，所以在按鍵按下之前有缺陷，蜂鳴器一直響，下面將進(jìn)行這一問題的解決與密碼鍵盤的連接）。（七）帶報警器的電子密碼鎖與門鈴上面分析了密碼鎖單元與門鈴電路單元，下圖則為兩模塊的融合，帶報警器的密碼電子鎖和門鈴電路圖（8）由上面的分析可知，該門鈴電路模塊第二塊555芯片的輸出電壓在門鈴按鍵按下前后是高低高。剛開始令兩塊4017都復(fù)位，即Q1都輸出為高電平，所以當(dāng)?shù)诙K555芯片輸出高電平低電平時，無上升沿產(chǎn)生，4017U6的Q1依舊是高電平，Q2為低電平，蜂鳴器不響，LED2亮，指示為輸密碼時間，當(dāng)密碼輸入正確，則LED4亮門開，當(dāng)?shù)诙K555芯片輸出電壓由低電平高電平時，即LED2滅，指示時間到，40