带报警器的密码电子锁和门铃电路汇总

带报警器的密码电子锁和门铃电路

（一）设计背景

在现实生活中很多时候出现一些老的机械锁被不法分子打开的情形。这样使他人的财产受到损失，隐私被侵犯。因此，灵巧、简便、操作方便的电子密码锁开始受到青睐。它可以很好的保护人们财务和隐私。另外，它完全靠密码开锁不需要钥匙，这样就不会造成丢钥匙或者被他人套取钥匙的可能。密码电子锁的和门铃电路的设计方案有很多：有用专用芯片设计的、有用复杂可编程逻辑电路设计的、有用单片机设计制作的、有用可编程控制器设计完成的，还可以采用数字电路或模拟与数字电路相结合的方式以及EDA技术等。

（二）设计要求

基本要求：

1）按钮分别为1，2...9个按钮。

2）用发光二极管作为输出指示灯。

3）设计门铃电路，按动门铃按钮，指示灯发亮，开始解锁，超过5min,报警器响，密码输对，解除报警。

提高要求

1）将指示灯换成继电器进行控制。

2）密码顺序不对或密码有误时系统主动复位，当开锁时间超过5Min时，则蜂鸣器发出1KHz的信号报警。

（三）带报警器的密码电子锁的设计思想

正确输入编码按键的数字，控制电路通过整形电路供给编码电路时钟，一直按规定编码顺序操作完，则驱动开锁电路把锁打开。在操作过程中，没有按照规定代码顺序按下数字键或按动了其他键，则控制使开锁电路清零。超出规定时间，蜂鸣器报警，密码输对使编码电路清零并解除防盗报警。

（四）原理框图

设计原理框图如图（1）所示：

图（1）

（五）密码校验电路

该单元电路是以CD4017为基础，与按键编码电路和基于三极管的脉冲产生电路够成的密码校验电路，并控制着开锁电路。其芯片如图（2）所示：

图（2）

引出端功能符号：

CO：进位脉冲输渊CP：时钟输入端

MR：清除端 TC：禁止端

Q0-Q9 ：计数脉冲输出端VDD：正电源

VSS：地

十进制计数、分频器CD4017，是一种用途非常广泛的电路。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

CD4017有3个输入（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出Q0为高电平，其余输出端（Q1～Q9）均为低电平。CP0和CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；

若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。

CD4017有10个输出端（Q0～Q9）和1个进位输出端～TC。每输入10个计数脉冲，～TC就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。

基于以上分析CD4017构成的密码校验电路如图（3）所示：

图（3）

其工作原理如下所述：

接通电源后，电路处于清零状态，此时输出端Q0（3脚）为高电平，其余输出端均为低电平，表示计入0个脉冲。

按动一下S1时，Q0端的高电平经过S1和电阻加在三极管V1的基极，使三极管饱和导通；松开S1后，三极管截止，则在CD4017的CP0（14脚）产生一个触发脉冲，CD4017开始计数，其Q1（2脚）输出为高电平，Q0和其他输出均为低电平。

再按动一下S2，Q1（2脚）输出端的高电平又使三极管V1导通，松开S2后又截止，计数器CD4017计入第二个脉冲，其输出端Q2为高电平，其他输出端电平；再按照对应关系依次按动S3、S4、S5此时，计数器共计入个CP脉冲，而高电平也相应的转移到了输出端Q5（1脚）上。

由于与Q5输出端相连的单刀双掷开关key作用，使Q5与按键S1相连，此时按动S1，Q5端的高电平使三极管导通，然后又截止，则计数器已计满6个脉

冲，从而输出端Q6（5脚）为高电平，此时发光二极管正常发光，表示密码正确，锁打开。上面的密码输入电路每一个按键代表了一个密码，如S1代表密码1。一共有9个密码按键（S1-S9），另外有4个干扰键S6~S9，如果在按键过程中不慎按到这四个键中的任意一个，电路会立即清零，需要重新输入密码。

由上图可知密码为123451，拨动单刀双掷key可修改最后一位密码。（六）门铃电路单元

555定时器的管脚图如图（4）所示：

图（4）

NE555管脚功能介绍：

1脚为地；2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可达200mA。4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。5脚是控制端。7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。

555单稳电路：

单稳电路有一个稳态和一个暂稳态，是利用电容的充放电形成暂稳态的，因

此它的输入端都带有定时电阻和定时电容。

（1）人工启动型：

图（5）

人工启动型的电路如图（5）所示，将555电路的6、2脚并接起来接在RC 定时电路上，在定时电容CT，两端接按钮开关SB，就成为人工启动型555单稳电路，如图（5）中（a）所示，用等效触发器替代555，并略去与单稳工作无关的部分后见图（b）所示，下面分析它的工作原理：

1）稳态：接上电源后，电容CT很快充电到VDD，从图(b)看到，触发器输入R=1，S=1，从功能表看到输出V o=0，这是它的稳态。

2）暂稳态：按下开关SB，CT上电荷很快放到零，相当于触发器输入R=0，S=0，输出立即翻转成V o=l，暂稳态开始。开关放开后，电源又向CT充电，经过时间TD后，CT上电压上升到>2/3VDD时，输出又翻转成V o=O，暂稳态结束。TD就是单稳电路的定时时间或延时时间，它和定时电阻RT和定时电容CT 的值有关：TD=1.1RTCT，这就是它的暂稳态。

（2）脉冲启动型

图（6）

脉冲启动型的电路如图（6）所示，将555电路的6、7脚并接起来接在定时电容CT上，用2脚作输入就成为脉冲启动型单稳电路，如图(a)所示，电路的2脚平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路，用等效触发器替代555后见图b所示，下面分析它的工作原理：

1）稳态：接上电源后，R=1，S=1，输出V o=0，DIS端接地，CT上的电压为0即R=0，输出仍保持V o=0，这是它的稳态。

2）暂稳态：输入负脉冲后，输入S=0，输出立即翻转成V o=1，DIS端开路，电源通过RT向CT充电，暂稳态开始。经过时间TD后，CT上电压上升到>2/3VDD 时，输入又成为R=1，S=1，这时负脉冲已经消失，输出又翻转成V o=0，暂稳态结束。这时内部放电开关接通，DIS端接地，CT上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备。电路的定时时间TD=1.1RTCT。

这两种单稳电路常用作定时延时控制。

555的功能可用一张图表示：

现将上述原理图改进后，得门铃电路如图（7）所示：

图（7）

其原理如下：

当按键未按下时，由于U1中THR（6脚）与TRI(2脚)都为高电平，所以输出低电平至第二个555的6脚，三极管不导通，最后输出高电平，所以蜂鸣器响且警示灯LED1亮，当按下KEY时，U1中2,6脚强制为低电平，电容C1迅速放电，按键弹起，三极管导通，LED2亮（此为输入密码时间提示）同理得第二个555芯片输出低电平，蜂鸣器不响警示灯LED1不亮，等到电容C1充电使U6脚>2/3VCC时，第一块555芯片输出低电平，则第二块555芯片输出高电平，蜂鸣器响指示灯LED1亮（此非完整图，所以在按键按下之前有缺陷，蜂鸣器一直响，下面将进行这一问题的解决与密码键盘的连接）。

（七）带报警器的电子密码锁与门铃

上面分析了密码锁单元与门铃电路单元，下图则为两模块的融合，带报警器的密码电子锁和门铃电路

图（8）

由上面的分析可知，该门铃电路模块第二块555芯片的输出电压在门铃按键按下前后是高——低——高。

刚开始令两块4017都复位，即Q1都输出为高电平，所以当第二块555芯片输出高电平——低电平时，无上升沿产生，4017U6的Q1依旧是高电平，Q2为低电平，蜂鸣器不响，LED2亮，指示为输密码时间，当密码输入正确，则LED4亮门开，当第二块555芯片输出电压由低电平——高电平时，即LED2灭，指示时间到，4017U6的UPO端计数加一Q1变为低电平Q2变为高电平，蜂鸣器响，当输入密码正确时，三极管Q5导通蜂鸣器两端电压不足，不响，4017U6的MR 端接入了高电平，清零为Q1为高电平。

将S6装至门上，当门开后关门时触发，则LED4灭。

综上所述，开门，延时，报警等功能全部实现。

（八）扩充前景

加上距离传感器，当有人走近时通电，电路工作。

再加蜂鸣器控制电路，使其响动时间可控。