【正文】 目 錄 摘 要 ................................................................................1 關鍵詞 .................................................................................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 總體設計方案 ...................................................................2 設計思路 ....................................................................2 設計總體框圖 ..............................................................3 3 元件及設計工具介紹 ........................................................4 所用元件介紹 ..............................................................4 設計工具介紹 ..............................................................7 4 密碼鎖系統(tǒng)具體設計 ........................................................7 密碼輸入校驗和設定電路設計 .........................................7 開鎖電路設計 ..............................................................9 報警電路設計 ............................................................. 10 報警次數(shù)統(tǒng)計和鎖定電路設計 ........................................ 12 變壓穩(wěn)流電路設計 ....................................................... 13 后備電源充電電路設計 ................................................ 14 停電檢測和電源切換電路設計 ....................................... 15 5 總結 ............................................................................... 16 參考文獻 ........................................................................... 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 設計 學生姓名： 山笑磊 學號： 20xx05080031 物理與電子工程系 電子信息工程 專業(yè) 指導教師： 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和低成本的原則。由于是基于數(shù)字電路和模擬電路進行的設計，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 融入了新的設計思路， 摒棄了傳統(tǒng)鍵盤，采用了微動開關，更好的保護了密碼。 文章通過對控制電路和電源電路 設計的闡述，帶來一種新的密碼鎖設計思路。 關鍵詞： 電子密碼鎖 。 非線性信號 。 抗干擾 。 微動開關 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 年國內經(jīng)濟的發(fā)展以及科學技術的不斷發(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。 由于普通機械鎖具存在互開率較高和其結構易于被不法分子掌握，所以，有必要在機械鎖具基礎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 控制機械部分，使兩者緊密結合，從而避免了因為機械部分被破壞而導致開鎖功能失常，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行加密保護 ， 目的是避免無權人員使用某些設施或者進行越權操作 ， 例如銀行自動柜員機、自動售貨機、門卡系統(tǒng)或者保險柜中都含有這種密碼鎖。在電子技術飛 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 、安全性差的機械式密碼鎖已是必然趨勢。電子密碼鎖具有機械鎖無可比擬的優(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構成的較為復雜的編程的設計方案。 電子密碼鎖的成本居高不下和維護的困難。而在本設計中，采用了純電路的設計，沒有任何存儲元件和記憶電路，很好的降低了成 本。同時，單片機式的密碼鎖穩(wěn)定性和斷電保護機制都存在或多或少的漏洞，在設計 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，在本設計中， 采用了 UPS 穩(wěn)壓電源的設計， 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 總體設計方案 設計思路 本設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 友好的人機接觸。同時，也帶來了很不好的一方面，那就是密碼的泄露。當用戶輸入密碼的時候， 第三方很容易偷窺到密碼的輸入，導致了密碼流失。因此，在設計 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 、 復位按鍵 ，每個按鍵的按下次數(shù)就是對應的每一位的密碼。為 了加大密碼的難度，可以多設計幾個密碼 按鍵 ，來提高對密碼難度和復雜性的要求，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行設定，初始設置為 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入。當然密碼的輸入時間電路可以調整的。用戶輸入密碼的時間超過 30 秒時，密碼鎖中的報警電路進行 180 秒的報警。當用戶輸入三次錯誤密碼，進行了三次報警 后 ，那么鍵盤輸入部分將會被鎖定 10 分鐘。 設計總 體框圖 電子密碼鎖分為兩部分設計，分別是控制電路和電源電路 。 控制電路是這個設計的核心部分。 控制電路的設計包括了 密碼輸入校驗和設定電路、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計。 在電路的設計中，也體現(xiàn)了整個鎖體的設計要求，即報警時間的設計、密碼輸入時間的設計、鍵盤鎖定時間的設計等等。具體的設計框圖如圖 1 控制電路總體設計框圖 所示 。 電源電路是電子鎖的全部供電部分，它的設計也是很有針對性的。首先，要考慮到經(jīng)濟實用的原則，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，否則設計就偏離了民用和實用的目的 。 所以在設計時，側重了 對 后備電源的設計方案。在后備電源的設計時，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 控制電路總體設計框圖 4 圖 2 電源部分電 路總體框圖 3 元件 及設計工具介紹 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械式定時器的集成電路，因輸入端設計有三個 5 千歐姆 的電阻而得名。此電路后來竟風靡世界。 目前，流行的產品主要有 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，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、C