电子密码锁.docx

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电信082200816022211马明许

实用电子线路设计

设计题目：

电子密码锁设计

1

一、 前言 2

二、 设计目的 3

三、 设计任务 3

1、 基本部分 3

2、 发挥部分 4

四、 设计内容 4

1、 设计思路 4

2、 总框架图 4

4、 键盘输入、密码修改、密码检测、开锁及执行电路..……5

5、 报警电路 7

6、 报警次数检测及锁定电路 9

五、 总结与体会 10

六、 参考文献 12

一.前言

随着科学技术的进步，电子器件和电子系统设计方法日新月异，电子设计自动化技术正是适应了现代电子产品设计的要求，吸收了多学科最新成果而形成的一门新技术。

随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲呢。

意外事故或人为破坏可能造成中的灾难性后果的系统称为要害系统。

要害系统的保证性包括安全性、可开性和保全性，内涵非常丰富。

我们设计的电子密码锁是一类针对要害系统的安全保险器件,其设计概念与常见的保安密码锁有所不同。

从系统设计观点看，电子安全密码锁是一个实体域定义的概念，比较机械安全密码锁，具有设计实现简便、密码装订灵活、制造成本低廉等优点。

每一位解锁意图码在密码锁内部引发的试图解锁动作，可称为安全密码锁的解锁事件。

电子安全密码所有开启意图码驱动，进党开启意图码预设定的安全密码完全匹配时，方可逐步开启密码锁。

二、 设计目的

本文的电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对门的电子控制，并且有各种附加电路保证电路能够安全工作，具有极局的安全系数。

要求电子器件设计制作密码锁的控制电路，使之在输入正确的代码时，输出信号以启动执行机构动作，并且用红、绿LED指示关锁、开锁状态。

三、 设计任务

1、基本部分：

1）密码锁控制器中存储一个4位代码，当开锁按钮开关设置9位，其中只有4位有效）的输入代码等于存储代码时启动开锁控制电路,并且用绿灯亮、红灯灭表示开锁状态。

2） 从第一个按钮触动后的5秒内若未能将锁打开，则电路自动复位并由扬声器发出20秒的报警信号，同时用绿灯灭、红灯亮表示关锁状态。

3） 要求性能可靠、操作简便。

2、发挥部分：

1） 密码锁控制器中存储的4位密码可以修改。

2） 开锁信号可以推动机械执行构件

3、分析各不见工作原理，绘制电路图，撰写设计报告。

四、设计内容

1、设计思路：

共设了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5秒，电路将报警20秒，若电路连续报警3次，电路将锁定键盘1分钟，防止他人的非法操作。

2、总框架图：

3、计原理分析：

密码锁电路包含：

键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。

4、键盘输入、密码修改、密码检测、开锁及执行电路：

其电路如图1所示：

图1键盘输入、密码修改、密码检测、开锁、执行电路

1） 开关K1-K9是用户的输入密码的键盘，用户可以通过开关输入密码，开关两端的电容是为了提高开关速度，电路先自动将IC1-IC4清零，由报警电路送来的清零信号经C25送到T12基极，使T12导通，其集电极输出低电平，送往IC1-IC4,实现清零。

2） 密码修改电路由双刀双掷开关S1-S4组成（如图2所示），它是利用开关切换的原理实现密码的修改。

例如要设定密码为1458,可以拨动开关S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可实现密码的修改，由于输入的密码要经过S1-S4的选择，也就实现了密码的校验。

本电路有16组的密码可供修改。

图2密码修改电路

3） 由两块74LS112（双JK触发器，包含IC1-IC4）组成密码检测电路。

由于IC1处于计数状态，当用户按下第一个正确的密码后，CLK端出现了一个负的下降沿，IC1计数，Q端输出为高电平，用户依次按下有效的密码，IC2-IC3也依次输出高电平，送入与门IC5,使其输出开锁的高电平信号送往IC13的2脚，执行电路动作，实现开锁。

4） 执行电路是由一块555单稳态电路（IC13）,以及由T10、

T11组成的达林顿管构成。

若IC13的2脚输入一高电平，则3脚输出高电平，使T10导通，T11导通，电磁阀开启，实现开门，同时T10集电极上接的D5（绿色发光二极管）发亮，表示开门，20秒后,555电路状态翻转，电磁阀停止工作，以节电。

其中电磁阀并联的电容C24使为了提高电磁阀的力矩。

5、报警电路：

1）报警电路实现的功能是：

当输入密码的时间超过5秒，电路报警20秒，防止他人恶意开锁。

电路包含两大部分，1分钟延时和

5秒延时电路。

其工作原理是当用户开始输入密码时，电路开始1分

钟计时，超出5秒，电路开始20秒的报警。

电路图如图3所示：

图3报警电路

2）有人走近门时，触摸了TP端（TP端固定在键盘上，其灵敏度非常高，保证电路可靠的触发），由于人体自身带的电，使IC10的2脚出现低电平，使IC10的状态发生翻转，其3脚输出高电平，T5导通（可以通过R12控制T1的基极电流），其集电极接的黄色发光二极管D3发光，表示现在电子锁处于待命状态，T6截止，C4开始通过R14充电（充电时间是5秒，此时为用户输入密码的时间，即用户输入密码的时间不能超过5秒，否则电路就开始报警，由于用户经常输入密码，而且知道密码，一般输入密码的时间不会超过5秒），IC2开始进入延时5秒的状态。

3） 开始报警：

当用户输入的密码不正确或输入密码的时间超过30秒，IC11的2脚电位随着C4的充电而下降，当电位下降到l/3Vcc时（即30秒延时结束时候），3脚变成高电位（延时时是低电平），通过R15使（R15的作用是为了限制T7的导通电流防止电流过大烧毁三极管）T7导通，其集电极上面接的红色发光二极管D4发亮，表示当前处于报警状态，T8也随之而导通，使蜂鸣器发声，令贼人生怯，实现报警。

4） 停止报警：

当达到了20秒的报警时间，IC10的6,7脚接的电容C5放电结束，IC10的3脚变成低电平，T5截止，T6导通，强制使强制电路处于稳态，IC11的3脚输出低电平，使T7,T8截止，蜂鸣器停止报警；或者用户输入的密码正确，则有开锁电路中的T10集电极输出清除报警信号，送至T12（PNP）,T12导通，强制使T7基极至低电位，解除报警信号。

6、报警次数检测及锁定电路：

若用户操作连续失误超过3次，电路将锁定1分钟。

其工作原理如下：

当电路报警的次数超过3次，由IC9（74161）构成的3位计数器将产生进位，通过IC7,输出清零信号送往74161的清零端，以实现重新计数。

经过IC8（与门），送到IC12（555）的2脚，使3脚产生1分钟的高电平锁定脉冲（其脉冲可由公式T=l.IRC计算得出）,经T9倒相，送IC6输入端，使IC6输出低电平，使IC13不能开锁,

五、总结与体会

经过几天的努力我的电子密码锁课程设计终于完成了，不知道如何入手，觉得困难比较多，感觉有点累，不过最后还是做完了，有种如释重负的感觉。

到锁定的目的。

电路图如图4所示：

这个密码锁课程设计经过多次的修改和整理，但由于自己的水平有限，还有很多不足的地方，例如，用开关作74LS112的CLK脉冲，不是很稳定，可以调换其它高速开关或计数脉冲，还有，其密码只有16位，不能任意设定密码，密码一旦忘记，密码锁将很难打开，并且没有设计显示器，但可以通过增加数字电路来实现这一功能，只是自己的知识有限，只能做到这一步，另外设计方案是在始终通电的前提下设计的，若是遇到断电问题则密码锁也很难打开，可以通过增加备用电源来实现，同样因为知识有限，只能做到这一步O

在没有做课程设计以前，觉得课程设计只是对知识的单纯总结，但是通过这次课程设计发现自己的看法有点太片面，课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，也是对自己能力的一种提高，通过这次课程设计使自己明白了原来的那点知识是非常欠缺的，要学习的东西还很多，通过这次课程设计，明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作和生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。

课程设计中，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量,发现我们所学的知识实在是有限，不过我们能够充分利用网络的优势去查阅资料。

最后，课程设计中涉及到的电路图，本想用图片制作工具绘制，但还是水平有限，最后只能自己动手手工作图，就是效率太低也太累，以后要好好学习相关的图片制作。

在整个设计过程中懂得了许多东西，也培养了独立思考和设计的能力，树立了对知识应用的信心，相信会对今后的学习工作和生活有非常大的帮助，并且提高了自己的动手实践操作能力，使自己充分体会到了在设计过程中的成功喜悦。

虽然这个设计做的不怎么好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。

六、参考文献

【1】清华大学教研组编，阎石主编：

《数字电子技术基础》（第四版），

北京，高等教育出版社，2004年

[2]华中理工大学电子学教研组编，康华光主编：

《电子技术基础》

数字2000