高保密度定时密码控制电路的设计.docx

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高保密度定时密码控制电路的设计

高保密度定时密码控制电路的设计

【摘要】本密码定时电路的最大特点是在设定的规定时间内，按规定的顺序输入设定的有效地密码才有效，超过规定的时间密码会自动的失效，因此本高保密度定时密码控制电路的设计只适用于需要高度保密的场合。

电路采用三维解密的方式：

即在设定的规定时间段内，按规定的顺序输入相应的密码才可以解密，执行开锁,否则将发出报警的信号。

定时的时间和密码控制电路的密码都可以通过密码修改电路来随时进行修改和设定。

此密码控制电路的设计电路由二部分构成：

即定时报警控制电路、密码控制电路。

此定时密码控制电路的设计要求设计者对数字电路的工作原理等要比较熟悉。

电路中只采用常规元器件，实现低成本，高性能。

通过本设计可以模拟新产品开发与小型电子设备系统的设计过程，安装调试过程。

【关键词】定时，密码，控制

ControlCircuitDesignofHighsecrecytimercode

【Abstract】Themostprominentfeatureofthecircuitisenteringapasswordinordertoopenthelockinthesettime,morethanthesettimepasswordwillbeexpiredautomatically,sothedesignapplicabletotheoccasionwhichisrequiredahighdegreeofconfidentiality.Decryptioncircuitofthree-dimensionalway,thatis,enteringthepasswordinthesettimecanonlybedecrypted,ortheywillissueawarningsignal.Thepasswordcanbesetatanytime.Circuitdesignfromtheparts:

timingcontrolcircuit,controlcircuit.Sothisdesignneedthedesignertobemorefamiliarwithdigitalcircuits.Thiscircuitusethecomponentswhichisoftenusing,inordertoachievelowcost,highperformance.Thedesigncanbesimulatedthroughthedevelopmentofnewproductsandsmallelectronicequipmentsystemdesign.

【KeyWords】Timing，Password，Control

图目录

表目录

第1章绪论

1.1引言

随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问题。

目前国内，大部分人使用的还是传统的机械锁。

经国家工商局、国家内贸局、中国消协等部门对锁具市场的调查，发现个别产品的互开率居然超标26倍。

随着数字电子技术的发展，新器件、新知识、新工艺在数字电子技术方面得到广泛的应用；同时随着科技的飞速发展和人们生活水平的日益提高，锁也在不停的发展更新，在人们的手中得到了变化提高，先进了。

从以前的铜锁、铁锁、防盗锁等更新到今天的电子锁和密码电子锁等，在人们的生活中起到了举足轻重的作用[1]。

1.1.1课题研究的内容

随着数字电路与实际应用的进一步发展和结合，使得数字电路的设计越来越让人了解。

本次设计是基于对数字电路的应用的基础上设计的。

数字电路的优点易集成化,抗干扰能力强，可靠性高,便于长期存贮,通用性强，成本低，系列多,保密性好。

因此定时密码控制电路具有成本低、密码安全性好，使用方便，更能满足用户的需要，具有很好的市场背景。

电子电路设计常用的方法是试验设计法，一般都包括设计方案提出、方案验证、方案修改3个阶段。

传统的试验设计法通常采用手工搭接实验电路来完成，往往需要经过试验和修改的反复过程，直到设计出正确的电路。

本设计数字密码锁共为用户设下了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒，电路将报警80秒，防止他人的非法操作。

由开锁及延时保持电路、错键闭锁电路、主控制电路、除错控制电路、继电器开关电路、开锁电路等组成。

输入密码时必须按一定的顺序输入，并且要在规定时间内输入完，否则，即使输对密码也开不了锁。

1.1.2课题研究的意义

随着电子工业的发展，数字电子技术已经深入到了人们生活的各个层面，而且各种各样的电子产品也正在日新月异地向着高精尖技术发展。

由于电子产品的功能不断增加，使用也越来越方便，有些产品已经成为了人们日常生活中不可缺少的必备物品。

新颖的多功能电子门锁，集电子门锁、防盗报警器，门铃等功能于一身，而且还具有定时器呼唤，断电自动报知，显示屋内有无人和自动留言等诸多附加功能。

本次课题设计中，我们的基本目的是实现按预先设定的密码，按下相应的按键可通过继电器将锁打开。

     在日常的生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。

若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。

随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。

为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码控制应运而生。

密码控制电路具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

     在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码控制电路逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。

随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码控制电路，它除具有电子密码控制电路的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码控制电路具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。

鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码控制电路是这类电子防盗产品的主流[4]。

1.2系统的总体设计方案

本设计主要由密码控制及执行电路和报警控制电路两部分组成。

其中密码控制电路主要由密码修改电路、密码校验电路、键盘输入、开锁电路、执行电路组成。

报警控制电路由限时报警和报警次数校验组成。

1.2.1系统的硬件设计

根据所选的设计题目，进行思路规化如图1.1所示

图1.1系统硬件总体框图

密码控制电路开始计时时，限时报警电路开始计时，在规定的时间内，输入密码，当通过密码校验电路校验密码，密码正确时执行开锁电路开门，当超过规定的时间或密码不正确时，开始报警。

第2章研究相关介绍

2.1数字电路

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路。

由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。

2.1.1数字逻辑电路分类

按功能来分：

　　1、组合逻辑电路

　　简称组合电路，它由最基本的的逻辑门电路组合而成。

特点是：

输出值只与当时的输入值有关，即输出惟一地由当时的输入值决定。

电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。

　　2、时序逻辑电路

　　简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。

时序电路的特点是：

输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。

它类似于含储能元件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。

　　按电路有无集成元器件来分，可分为分立元件数字电路和集成数字电路。

　　按集成电路的集成度进行分类，可分为小规模集成数字电路（SSI）、中规模集成数字电路（MSI）、大规模集成数字电路（LSI）和超大规模集成数字电路（VLSI）。

按构成电路的半导体器件来分类，可分为双极型数字电路和单极型数字电路。

2.1.2数字电路的特点

1、同时具有算术运算和逻辑运算功能

　　数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。

2、实现简单，系统可靠

　　以二进制作为基础的数字逻辑电路，简单可靠，准确性高。

3、集成度高，功能实现容易

集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。

电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。

电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。

对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能。

2.1.3数字电路的分析方法

数字电路主要研究对象是电路的输出与输入之间的逻辑关系，因而在数字电路中不能采用模拟电路的分析方法，例如，小信号模型分析法。

由于数字电路中的器件主要工作在开关状态，因而采用的分析工具主要是逻辑代数，用功能表、真值表、逻辑表达式、波形图等来表达电路的主要功能。

2.1.4数字电路的应用

数字电路与数字电子技术广泛的应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术各个领域。

数字电路的分类：

　　包括数字脉冲电路和数字逻辑电路。

前者研究脉冲的产生、变换和测量；后者对数字信号进行算术运算和逻辑运算。

数字电路的划分：

1.按功能分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。

前者在任何时刻的输出，仅取决于电路此刻的输入状态，而与电路过去的状态无关，它们不具有记忆功能。

常用的组合逻辑器件有加法器、译码器、数据选择器等。

后者在任何时候的输出，不仅取决于电路此刻的输入状态，而且与电路过去的状态有关，它们具有记忆功能。

2.按结构分为分立元件电路和集成电路。

前者是将独立的晶体管、电阻等元器件用导线连接起来的电路。

后者将元器件及导线制作在半导体硅片上，封装在一个壳体内，并焊出引线的电路。

集成电路的集成度是不同的[6]。

2.1.5数字电路的发展趋势

随着数字技术的迅猛发展，在半导体工艺、平版印刷、金属化和封装等技术进步的支持下，比以往更快、更复杂的数字电路正在成为现实。

运算速度高达3GHz、集成了近1亿个晶体管的64位微处理器即为一例。

有些DSP可提供数千兆浮点运算的吞吐量。

动态随机存取存储器（DRAM）已达到512MB的容量和每个I/O引脚上666Mbps的数据传输速率。

快闪存储器的容量达到了1～2GB。

某些ASIC所具有的门电路的数量超过了一千万，而FPGA目前则宣称具有三百万个门电路和数GHz的I/O端口。

在未来的几年内，台式电脑和服务器CPU的时钟频率将从3GHz提高到5GHz。

更高的集成度将使得设计人员能够在一块芯片上放置一个以上的CPU甚至三级高速缓冲存储器。

这可以减少片外读取数据的次数，从而使处理器提供更高的吞吐量。

嵌入式处理器的性能也在不断提升。

去年就出现了在一块芯片上集成了四个CPU的64位处理器。

许多公司正在把几十个32位嵌入式处理器内核集成到必须处理高度并行运算的专用定制芯片