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数字密码锁设计

时间:2011-04-15 11:39来源: 骆驼毕业论文网 作者:admin
电子密码锁 摘要 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 工作,有极高的安全系数。 关键词 电子密码锁 电压比较器 555单稳态电路 计数器 JK触发器 UPS电源。 1 引言 随着人们生活水平的提高,如何实现家

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电子密码锁
摘要 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
工作,有极高的安全系数。
关键词 电子密码锁 电压比较器 555单稳态电路 计数器 JK触发器  UPS电源。

1 引言
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。
设计本课题时构思了两种方案:一种是用以AT89C2051为核心的单片机控制方案;另一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。考虑到单片机方案原理复杂,而且调试较为繁琐,所以本文采用后一种方案。
2 总体方案设计
2.1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40秒(一般情况下,用户不会超过40秒,若用户觉得不便,还可以修改)电路将报警80秒,若电路连续报警三次,电路将锁定键盘5分钟,防止他人的非法操作。
2.2总体方框图
   3 设计原理分析
电路由两大部分组成:密码锁电路和备用电源(UPS),其中设置UPS电源是为了防止因为停电
造成的密码锁电路失效,使用户免遭麻烦。
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。
3.1 键盘输入、密码修改、密码检测、开锁及执行电路 .  
其电路如下图1所示:
 
                         图1  键盘输入、密码修改、密码检测、开锁、执行电路
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T11基极,使T11导通,其集电极输出低电平,送往IC1~IC4,实现清零。                                                                                       
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                                                        
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。
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。
3.2  报警电路
报警电路实现的功能是:当输入密码的时间超过40秒(一般情况下用户输入不会超过),电路报警80秒,防止他人恶意开锁。
电路包含两大部分,2分钟延时和40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2分钟计时,超出40秒,电路开始80秒的报警。如图3所示
 
                          图3 报警电路
                                                                                                                           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40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40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40秒),IC2开始进入延时40秒的状态。
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40秒,IC11的2脚电位随着C4的充电而下降,当电位下降到1/3Vcc时(即40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.
停止报警:当达到了80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。
3.3 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5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5分钟的高电平锁定脉冲(其脉冲可由公式T=1.1RC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,到锁定的目的。电路图如下图4所示:
 
                            图4 报警次数检测及锁定电路
3.4  备用电源电路
为了防止停电情况的发生,本电路后备了UPS电源,它包括市电供电电路,停电检测电路,电子开关切换电路,蓄电池充电电路和蓄电池组成。其电路图如下图5所示:
220V市电通过变压器B降压成12V的交流电,再经过整流桥整流,7805稳压到5V送往电子切换电路,由于本电路功耗较少,所以选用10W的小型变压器。
 
                            图5  电源电路
由R8,R9,R6,R7及IC14构成电压比较器,正常情况下,V+<V- IC14输出高电平,继电器的常闭触点和市电相连;当市电断开,V+>V- IC14输出高电平,由T3,T4构成的达林顿管使继电器J开启,将其常开触电将蓄电池和电路相连,实现市电和蓄电池供电的切换,保证电子密码锁的正常工作(视电池容量而定持续时间)。其电路图如下图6所示:
 
                      图6 停电检测及电子开关切换电路
T1,T2构成的蓄电池自动充电电路,它在电池充满后自动停止充电,其中D1亮为正在充电,D2为工作指示。由R4,R5,T1构成电压检测电路,蓄电池电压低,则T1,T2导通,实现对其充电;充满后,T1,T2截止,停止充电,同时D1熄灭,电路中C4的作用是滤除干扰信号。其电路图如图7所示:
 
                          图7   蓄电池自动充电电路 
4 总结与体会

以上为实习期间所设计的电子密码锁电路,它经过多次修改和整理,以是一个比较不错的设计,可以满足人们的基本要求,但因为水平有限,此电路中也存在一定的问题,譬如说电路的密码不能遗忘,一旦遗忘,就很难打开,这可以通过增加电路解决,但过于复杂,本次设计未其中;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;电路密码只有16种可供修改,但由于他人不知道密码的位数,而且还要求在规定的时间内按一定的顺序开锁,所以他人开锁的几率很小;电路中未加显示电路,但可通过其它数字模块实现这一功能。这需要一段时间的进一步改进,如果有好的意见,希望老师给以支持。
通过这三周的学习,我感觉有很大的收获:首先,通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际,使的理论与实际相结合,加深自己对课本知识的更好理解,同时实习也段练了我个人的动手能力:能够充分利用图书馆去查阅资料,增加了许多课本以外的知识。能对protel 99、和EWB等仿真软件操作,能达到学以致用。对我们学生来说,理论与实际同样重要,这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。
在实习中,我感受到了老师对学生的那种悔人不卷的精神,每天的固定时间,老师都来给我们指导,使我们少走弯路,顺利完成实习任务,请允许我向你们致意崇高的敬意,感谢你们,老师!
  
参考文献
[1] 康华光.电子技术基础(第四版)[M].北京:高等教育出版社,1998
  [1] 梁宗善.新型集成块应用[M].武汉:华中理工大出版社,2004

 

 


电子信息专业毕业设计(论文)任务书-----《数字密码锁的设计》-----许艳老师
[center]毕 业 设 计(论文)任 务 书[/center]

 

信息学部 电子信息专业 级( 届) 班 学生


毕业设计(论文)题目:

数字密码锁的设计

毕业设计(论文)内容:

设计一种由AT89C2051编程实现的控制电路,具有按键有效指示、输入错误指示、解码有效指示、控制开锁电平、定时中断、控制报警、密码修改等功能,可在意外泄密的情况下及时修改密码。8位十进制密码共一亿组不重复,保密性强,灵活性高,适用范围广,特别适合家庭、宾馆等场所。

毕业设计(论文)专题部分:

指导教师: (签名) 年 月 日

教研室主任: (签名) 年 月 日

学部主任: (签名) 年 月 日:

[left]江西理工大学 信息学院 01级 ( 2005届)[/left]

[center]学生毕业设计(论文)开题报告[/center]

设计(论文)题目 数字密码锁的设计

专业 电子信息工程 学生姓名 指导教师

[center]本课题研究的现状[/center]

 

出于安全、方便等方面的需要,许多智能锁(如指纹辩识、IC卡辩识)已相继问世,但这些产品的特点是针对特定指纹或有效卡,只能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间等,而且卡片式IC卡还有易丢失等特点,加上其成本一般比较高,一定程度上限制了这类产品的普及和推广。本数字密码锁成本则相对较小。

[center]学术价值和现实意义[/center]

 

数字密码锁的设计综合应用之前所学的单片机、微机控制、电路设计等方面的知识。数字密码锁适合于多种场合的保密,特别适合于家庭、外出旅行。

 

 
“我将于茫茫人海寻访我唯一灵魂之伴侣
得之,我幸;
不得,我命!”
            -----徐志摩
现在我知道了,我是最幸运的!
 

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发表于 2005-12-14 13:42  资料 主页 个人空间 短消息    


主要参考文献
[1] 余永权. ATMEL89系列(MCS-51兼容)FLASH单片机原理及应用. 电子工业出版社. 1997

[2] 台方. 微型计算机控制技术. 中国水利水电出版社. 2001

[3] 胡汉才. 单片机原理及其接口技术. 清华大学出版社.1996年

[4] 赵新民. 智能仪器设计基础. 哈尔滨工业大学出版社. 1999年

[5] 潘新民王燕芳. 微型计算机控制技术. 电子工业出版社. 2003年

[6] 李钟实. 实用电子报警器精选百例. 北京:科学技术文献出版社.2002(4)

[7] 陈爱第. Protel99实用培训教程. 人民邮电出版社. 2000

[8] 阎石. 数字电子技术基础. 高等教育出版社. 1998(2)

[9] 童诗白. 模拟电子技术基础. 高等教育出版社. 1998(4)

 

 

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