【正文】 目 錄 摘 要 ................................................................................1 關(guān)鍵詞 .................................................................................1 引言 ....................................................................................1 1 背景介紹及選題意義 ........................................................1 選題的背景 .................................................................1 課題研究的目的及意義 ..................................................2 2 總體設(shè)計方案 ...................................................................2 設(shè)計思路 ....................................................................2 設(shè)計總體框圖 ..............................................................3 3 元件及設(shè)計工具介紹 ........................................................4 所用元件介紹 ..............................................................4 設(shè)計工具介紹 ..............................................................7 4 密碼鎖系統(tǒng)具體設(shè)計 ........................................................7 密碼輸入校驗和設(shè)定電路設(shè)計 .........................................7 開鎖電路設(shè)計 ..............................................................9 報警電路設(shè)計 ............................................................. 10 報警次數(shù)統(tǒng)計和鎖定電路設(shè)計 ........................................ 12 變壓穩(wěn)流電路設(shè)計 ....................................................... 13 后備電源充電電路設(shè)計 ................................................ 14 停電檢測和電源切換電路設(shè)計 ....................................... 15 5 總結(jié) ............................................................................... 16 參考文獻(xiàn) ........................................................................... 17 Design of Practical Electronic Code Lock............................... 17 Abstract ............................................................................. 17 Key Words ......................................................................... 17 附 錄 1 ............................................................................ 18 附 錄 2 ............................................................................ 20 致 謝 .............................................................................. 23 1 實用 電子密碼鎖 設(shè)計 學(xué)生姓名： 山笑磊 學(xué)號： 20xx05080031 物理與電子工程系 電子信息工程 專業(yè) 指導(dǎo)教師： 徐 坤 職稱： 講 師 摘 要： 本文利用數(shù)字電路和模擬電路相結(jié)合的方法來實現(xiàn)對電子密碼鎖的控制， 突出了該密碼鎖易于維護(hù)和低成本的原則。由于是基于數(shù)字電路和模擬電路進(jìn)行的設(shè)計，沒有非線性信號的輸入，使得電路的穩(wěn)定性得到了很大的提高，抗干擾能力也有所提升。其中密碼輸入電路 融入了新的設(shè)計思路， 摒棄了傳統(tǒng)鍵盤，采用了微動開關(guān)，更好的保護(hù)了密碼。 文章通過對控制電路和電源電路 設(shè)計的闡述，帶來一種新的密碼鎖設(shè)計思路。 關(guān)鍵詞： 電子密碼鎖 。 非線性信號 。 抗干擾 。 微動開關(guān) 引言 隨著科技的發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，特別是近幾 年國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防盜的要求也是與日俱增，同時對使用的便捷性也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的鎖防盜效果已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代社會的防盜需求， 而且 需要隨身帶著鑰匙，如果鑰匙不慎丟失被他人利用，就有可能使不良之人乘虛而入等諸多弊端。 由于普通機(jī)械鎖具存在互開率較高和其結(jié)構(gòu)易于被不法分子掌握，所以，有必要在機(jī)械鎖具基礎(chǔ)上增加一款電子裝置 ——電子密碼鎖，來提高鎖具的安全性。因此近幾年一種新型的電子密碼鎖應(yīng)運而生。 電子密碼鎖以其安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點受到越來越多人的歡迎。 電子密碼鎖運用電子電路 控制機(jī)械部分，使兩者緊密結(jié)合，從而避免了因為機(jī)械部分被破壞而導(dǎo)致開鎖功能失常，大大增加了密碼鎖 的 防盜功能。同時因為電子密碼鎖不需要攜帶鑰匙，彌補了鑰匙極易丟失和仿造的缺陷，方便了鎖具的使用。 1 背景介紹及選題意義 選題的背景 密碼鎖是實際應(yīng)用極為廣泛的一種數(shù)字電路 ， 它的主要功能是用來對某些操作進(jìn)行加密保護(hù) ， 目的是避免無權(quán)人員使用某些設(shè)施或者進(jìn)行越權(quán)操作 ， 例如銀行自動柜員機(jī)、自動售貨機(jī)、門卡系統(tǒng)或者保險柜中都含有這種密碼鎖。在電子技術(shù)飛 2 速發(fā)展的今天 ， 具有防盜報警等功能的電子密碼鎖代替彈子鎖和密碼量少 、安全性差的機(jī)械式密碼鎖已是必然趨勢。電子密碼鎖具有機(jī)械鎖無可比擬的優(yōu)越性 ， 它不但可以完成鎖本身的功能 ,還可以兼有多種功能 ， 如記憶、識別、報警等 ， 電子密碼鎖以其安全性高、易操作等優(yōu)點受到越來越多人的歡迎。 課題研究的目的及意義 電子密碼鎖在 80 年代至 90 年代均屬于高科技產(chǎn)品，但是隨著科技的發(fā)展，逐漸走入了民用市場。但是目前的電子密碼鎖大部分采用的是有單片機(jī)構(gòu)成的較為復(fù)雜的編程的設(shè)計方案。 電子密碼鎖的成本居高不下和維護(hù)的困難。而在本設(shè)計中，采用了純電路的設(shè)計，沒有任何存儲元件和記憶電路，很好的降低了成 本。同時，單片機(jī)式的密碼鎖穩(wěn)定性和斷電保護(hù)機(jī)制都存在或多或少的漏洞，在設(shè)計 過程 中，這個問題也得到了很好的解決。首先，整個電路是基于數(shù)字電路和模擬電路的，沒有非線性的信號輸入，使得電路的穩(wěn) 定性得到了很大的提高，抗干擾能力也有所提升。其次，在本設(shè)計中， 采用了 UPS 穩(wěn)壓電源的設(shè)計， 即使 在突然斷電的情況下，密碼鎖能持續(xù)穩(wěn)定的工作。 2 總體設(shè)計方案 設(shè)計思路 本設(shè)計的主題思路是以低成本來實現(xiàn)民用密碼鎖的實現(xiàn)，因此，在整個設(shè)計中所涉及的部分都采用了廉價及常見的芯片來實現(xiàn) ，突出了高性價比的特點 。 而且使用常見的數(shù) 字芯片，也是有很大的優(yōu)勢的，在日后的維護(hù)中各個芯片可以很輕松地更換。 傳統(tǒng)的密碼鎖鍵盤采用的是完整的鍵盤輸入，這是有一定得好處的，方便了用戶的使用，帶來了 友好的人機(jī)接觸。同時，也帶來了很不好的一方面，那就是密碼的泄露。當(dāng)用戶輸入密碼的時候， 第三方很容易偷窺到密碼的輸入，導(dǎo)致了密碼流失。因此，在設(shè)計 過程中 ，摒棄了這樣的鍵盤電路，采用了脈沖按鍵式密碼輸入方式。在這里主要闡述一種思想，所以 設(shè)計的是三位 密碼 的密碼電路， 因此 ，按鍵部分也就是有三個 密碼輸入 按鍵 和開始 、 復(fù)位按鍵 ，每個按鍵的按下次數(shù)就是對應(yīng)的每一位的密碼。為 了加大密碼的難度，可以多設(shè)計幾個密碼 按鍵 ，來提高對密碼難度和復(fù)雜性的要求，這些在看完整個電路后是很容易實現(xiàn)的，也就是依葫蘆畫瓢。 當(dāng)需要輸入密碼時，先按下 “開始 ”鍵，然后依次輸入密碼。輸入密碼的時間可以自行修改電路元件進(jìn)行設(shè)定，初始設(shè)置為 30 秒的密碼輸入時間。通常在知道密 3 碼的時候， 30 秒的時間足可以輸入密碼進(jìn)入。當(dāng)然密碼的輸入時間電路可以調(diào)整的。用戶輸入密碼的時間超過 30 秒時，密碼鎖中的報警電路進(jìn)行 180 秒的報警。當(dāng)用戶輸入三次錯誤密碼，進(jìn)行了三次報警 后 ，那么鍵盤輸入部分將會被鎖定 10 分鐘。 設(shè)計總 體框圖 電子密碼鎖分為兩部分設(shè)計，分別是控制電路和電源電路 。 控制電路是這個設(shè)計的核心部分。 控制電路的設(shè)計包括了 密碼輸入校驗和設(shè)定電路、開鎖電路、報警電路、報警次數(shù)統(tǒng)計和鎖定電路。密碼鎖的控制全部依賴于這一電路的設(shè)計。 在電路的設(shè)計中，也體現(xiàn)了整個鎖體的設(shè)計要求，即報警時間的設(shè)計、密碼輸入時間的設(shè)計、鍵盤鎖定時間的設(shè)計等等。具體的設(shè)計框圖如圖 1 控制電路總體設(shè)計框圖 所示 。 電源電路是電子鎖的全部供電部分，它的設(shè)計也是很有針對性的。首先，要考慮到經(jīng)濟(jì)實用的原則，所以電路的選擇也是常見的芯片來組成的。 交流電源供電方面， 使用小型變壓器作為變壓工具，并將其整流。 其次，設(shè)計時考慮的最為重要的問題是停電的問題。在生活中，停電是在所難免的，這是要必須正視的問題，否則設(shè)計就偏離了民用和實用的目的 。 所以在設(shè)計時，側(cè)重了 對 后備電源的設(shè)計方案。在后備電源的設(shè)計時，考察市場后， 將后備電源定為 蓄電池。蓄電池在生活中是很常見的，并且很容易得到，使用的周期也是比較長的 ，易于更換等等。而兩種電 流的切換采用了切換電路實現(xiàn)無縫切換。設(shè)計的總體框圖如 圖 2 電源部分電路總體框圖所示。 圖 1 控制電路總體設(shè)計框圖 4 圖 2 電源部分電 路總體框圖 3 元件 及設(shè)計工具介紹 所用元件介紹 555 定時器 555 定時器是美國 Sigics 公司 1972 年研制的用于取代機(jī)械式定時器的集成電路，因輸入端設(shè)計有三個 5 千歐姆 的電阻而得名。此電路后來竟風(fēng)靡世界。 目前，流行的產(chǎn)品主要有 4 個： BJT 兩個： 555， 556（含有兩個 555）； CMOS兩個： 7555， 7556（含有兩個 7555）。 555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 ~16V 工作， 7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、C