電子密碼鎖課程設計

1、<p>　　課程名稱： 電子設計制作與工藝實習</p><p>　　課題名稱： 電子密碼鎖 </p><p>　　學 院： 電氣與信息工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級： 建筑電氣與智能化11102班</p><p>　　學生姓名： <

2、/p><p>　　指導教師： </p><p>　　完成時間： 2013年6月21日 </p><p>　　報告成績： </p><p><b>　　電</b></p><p><b&g

3、t;　　子</b></p><p><b>　　密</b></p><p><b>　　碼</b></p><p><b>　　鎖</b></p><p><b>　　的</b></p><p><b>　　設

4、</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　以往個人資料保存、部門文件檔案多用機械鎖，但隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全

5、系數(shù)高，受到了廣大用戶的親呢。LCD液晶顯示和報警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超時超次報警鎖定、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。除上述基本的密碼鎖功能外，還具有調(diào)電存儲、聲光提示等功能。本系統(tǒng)成本低廉，功能實用。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 電子密碼鎖 ; 矩陣鍵盤 ; Protues</p><p><b>　　ABSTRACT</b>

6、</p><p>　　To save personal information in the past, departmental document file multi-purpose mechanical locks, but with the imp

7、rovement of people's living standards, how to achieve family security of this problem become particularly prominent, the traditiona

8、l mechanical locks because of its simple structure, was not uncommon events pry , electronic lock due to the confidential

9、0;nature of the high use of good flexibility and safety coefficient was low, the majority of users of intimacy. This sys

10、tem consists</p><p>　　Keywords:  Electronic Code Lock   ； Matrix Keyboard ； Protue</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b>

11、;</p><p>　　ABSTRACT2</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　第二章：設計調(diào)研1</p><p>　　第三章：總體方案設計2</p><p><b>　　1．設計思路2</b></p><p

12、><b>　　2．總體方框圖2</b></p><p>　　第四章：設計原理分析3</p><p>　　1．鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執(zhí)行電路 .3</p><p><b>　　2． 報警電路4</b></p><p>　　3．報警次數(shù)檢測及鎖定電路5</p>

13、<p>　　4．備用電源電路6</p><p><b>　　總結(jié)8</b></p><p><b>　　參考文獻9</b></p><p><b>　　致謝10</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p&g

14、t;<p>　　密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應用較廣的數(shù)字密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機械鎖。其特點是保密性好，隨機開鎖成功率幾乎為零。密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。無活動零件，不會磨損

15、，壽命長。使用靈活性好，不像機械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。數(shù)字密碼鎖操作簡單易行，一學就會。</p><p>　　本設計使用軟件仿真，實現(xiàn)了既定的功能和要求，能使系統(tǒng)正確地開啟密碼鎖和更改密碼，而數(shù)碼管能夠正確地顯示輸入密碼。本實驗設計了16個開關(guān)按鍵，每次按下鍵需要檢驗是否確實按下，若是則輸入密碼；否則，就等待按鍵按下。</p><p><b>　　第二章：設計調(diào)研</b&

16、gt;</p><p>　　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。主要研究以上各個步驟的主要內(nèi)容。</p><p>　　研究目標：隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，而電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，所以研究個安全穩(wěn)定的數(shù)字安全鎖是現(xiàn)在

17、社會必不可少的防盜工具。 </p><p><b>　　解決的關(guān)鍵問題： </b></p><p>　　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，使用戶免遭麻煩。 </p><p>　　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。

18、 系統(tǒng)原理 </p><p><b>　　鍵盤電路</b></p><p>　　密碼鎖要輸入密碼就肯定要使用鍵盤。設計的是4×4的鍵盤，除了0～9這10個數(shù)字鍵之外，還有“確定”、“取消”、“密碼修改”、“關(guān)鎖”、“用戶切換”、和“顯示關(guān)開”。4×4矩陣排列能有效的節(jié)約端口資源，避免使用端口擴展模塊。鍵盤安裝時，按鍵按照4

19、15;4格式進行矩陣排列。</p><p>　　電路主要使用七段數(shù)碼管。</p><p>　　第三章：總體方案設計</p><p><b>　　1．設計思路</b></p><p>　　共設了9個用戶輸入鍵，其中只有4個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新

20、輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過40秒（一般情況下，用戶不會超過40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警80秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤5分鐘，防止他人的非法操作。</p><p><b>　　2．總體方框圖</b></p><p><b>　　見圖3.1</b></p><p>　　第四章：設計原理分析&

21、lt;/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，使用戶免遭麻煩。</p><p>　　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。</p><p>　　1．鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執(zhí)行電路 . </p>

22、<p>　　其電路如下圖4.1所示：</p><p>　　開關(guān)K1~K9是用戶的輸入密碼的鍵盤，用戶可以通過開關(guān)輸入密碼，開關(guān)兩端的電容是為了提高開關(guān)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。

23、 </p><p>　　密碼修改電路由雙刀雙擲開關(guān)S1~S4組成（如圖4.2所示）, 它是利用開關(guān)切換的原理實現(xiàn)密碼的修改。例如要設定密碼為1458，可以撥動開關(guān)S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可實現(xiàn)密碼的修改，由于輸入的密碼要經(jīng)過S1~S4的選擇，也就實現(xiàn)了密碼的校驗。本電路有16組的密碼可供修改。</p><

24、p>　　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)，當用戶按下第一個正確的密碼后，CLK端出現(xiàn)了一個負的下降沿，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TC13的2腳，執(zhí)行電路動作，實現(xiàn)開鎖。</p><p>　　執(zhí)行電路是由一塊555單穩(wěn)態(tài)電路（IC13），以及由

25、T10,T11組成的達林頓管構(gòu)成。若IC13的2腳輸入一高電平，則3腳輸出高電平，使T10導通，T11導通，電磁閥開啟，實現(xiàn)開門，同時T10集電極上接的D5（綠色發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開門，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>　　2． 報警電路</b></p><p>　　報

26、警電路實現(xiàn)的功能是：當輸入密碼的時間超過40秒（一般情況下用戶輸入不會超過），電路報警80秒，防止他人惡意開鎖。</p><p>　　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。圖如下4.3所示有人走近門時，觸摸了TP端(TP端固定在鍵盤上，其靈敏度非常高，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

27、，使IC10的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其3腳輸出高電平，T5導通(可以通過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開始通過R14充電(充電時間是40秒,此時為用戶輸入密碼的時間，即用戶輸入密碼的時間不能超過40秒，否則電路就開始報警, 由于用戶經(jīng)常輸入密碼，而且知道密碼，一般輸入密碼的時間不會超過40秒)，IC2開始進入延時40秒的狀態(tài)。</p><p>　

28、　開始報警:當用戶輸入的密碼不正確或輸入密碼的時間超過40秒，IC11的2腳電位隨著C4的充電而下降,當電位下降到1/3Vcc時(即40秒延時結(jié)束時候),3腳變成高電位(延時時是低電平),通過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色發(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,令賊人生怯,實現(xiàn)報警.</p><p>　　停止報

29、警:當達到了80秒的報警時間，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導通,強制使強制電路處于穩(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。</p><p>　　3．報警次數(shù)檢測及鎖定電路</p>&

30、lt;p>　　若用戶操作連續(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(gòu)成的3位計數(shù)器將產(chǎn)生進位，通過IC7，輸出清零信號送往74161的清零端，以實現(xiàn)重新計數(shù)。經(jīng)過IC8（與門），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計算得出），經(jīng)T9倒相，送IC6輸入端，使IC6輸出低電平，使IC13不能開鎖，到鎖定的目的。電路圖如下4

31、.4所示：</p><p><b>　　4．備用電源電路</b></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，停電檢測電路，電子開關(guān)切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。其電路圖如下4.5所示：</p><p>　　220V市電通過變壓器B降壓成12V的交流電,再經(jīng)過整流橋整流,7805穩(wěn)壓到5V送&

32、lt;/p><p>　　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>　　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，繼電器的常閉觸點和市電相連；當市電斷開，V+>V- IC14輸出高電平，由T3，T4構(gòu)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

33、子密碼鎖的正常工作（視電池容量而定持續(xù)時間）。其電路圖如下4.6所示：</p><p>　　T1，T2構(gòu)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(gòu)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，同時D1熄滅，電路中C4的作用是濾除干擾信號。其電路圖如4.7所示：</p><p&g

34、t;<b>　　總結(jié)</b></p><p>　　以上為實習期間所設計的電子密碼鎖電路，它經(jīng)過多次修改和整理，以是一個比較不錯的設計，可以滿足人們的基本要求，但因為水平有限，此電路中也存在一定的問題，譬如說電路的密碼不能遺忘，一旦遺忘，就很難打開，這可以通過增加電路解決，但過于復雜，本次設計未其中；用開關(guān)作74LS112的CLK脈沖，不是很穩(wěn)定，可以調(diào)換其它高速開關(guān)或計數(shù)脈沖；電路密碼只有1

35、6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)定的時間內(nèi)按一定的順序開鎖，所以他人開鎖的幾率很??；電路中未加顯示電路，但可通過其它數(shù)字模塊實現(xiàn)這一功能。這需要一段時間的進一步改進，如果有好的意見，希望老師給以支持。</p><p>　　通過這幾周的學習，我感覺有很大的收獲：首先，通過學習使自己對課本上的知識可以應用于實際，使的理論與實際相結(jié)合，加深自己對課本知識的更好理解，同時實習也段練了我個人的動手能

36、力：能夠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protel 99、和EWB等仿真軟件操作，能達到學以致用。對我們學生來說，理論與實際同樣重要，這是我們以后在工作中說明自己能力的一個重要標準。</p><p>　　在實習中，我感受到了老師對學生的那種悔人不卷的精神，每天的固定時間，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，感謝你們，老師！</p>

37、;<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]　康華光.電子技術(shù)基礎（第四版）.北京：高等教育出版社，1998</p><p>　　[2] 《無線電》第２００２年合訂本。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過一段時間的努力，終于完成了

38、電子密碼鎖的設計。這個設計涉及到目前我們學習到模電、數(shù)電以及單片機這三個學習內(nèi)容，學以致用。在這過程中我再一次感受到了成功來之不易。每一步的前進都需要付出艱辛和努力，每一點的成功都匯聚各方的支持與鼓勵。正是有著各方面的力量才使我不斷的前進。在這些無形的力量當中有一股力量自我出生就賦予我的，這股力量就是父母對我的愛。是你們讓我擁有了生命，也是你們?yōu)槲业拿恳徊匠砷L默默奉獻自己的青春，勞累自己的身體。不管我是成功還是失敗你們都一如既往地支持我

39、、鼓勵我，不斷地給予我前進的動力與信心，你們永遠是我堅強的后盾。我完全沒有任何理由不感謝你們。為了不讓你們過多為我勞累和操心，我將更加發(fā)奮地學習，不辜負你們的期望。</p><p>　　這次課程設計能夠完成，非常感謝xx工程學院，為我們提供了一個展示自己的平臺，也為我們提供了一個良好的學習氛圍和學習條件。感謝那些在為學生操勞的老師們，是你們讓我的學習生活更加的充實精彩。在此特別感謝我的指導老師xx老師。謝謝xx老

40、師給我這個機會參與電子技術(shù)課程設計，xx老師不僅在專業(yè)知識上指導我如何去學習，如何更有效地掌握專業(yè)知識技能，而且也向我傳遞著學習和做事的精神——嚴謹認真、低調(diào)務實、謙虛穩(wěn)重。xx老師秉承著授之以魚不如授之以漁的教學理念教導我如何將理論知識上升到實踐基本技能，如何將理論與實際應用相結(jié)合，讓我感受到了不一樣的學習理念。正是xx老師的嚴格要求與耐心指導，我才能完成這次電子技術(shù)課程設計。</p><p>　　在這次課程設