数字电路数字密码锁设计

哈尔滨师范大学

学年论文

题目:数字密码锁设计

学生:董爽

指导教师:李晶讲师

年级:2006级

专业:计算机科学与技术

系别:计算机科学系

学院:计算机科学与信息工程学院

哈尔滨师范大学

08年6月

论文提要

当今社会，信息技术飞速发展，世界各国都致力于发展信息技术，信息技术的竞争已演变为国家间综合国力的竞争。21世纪是信息技术、生物技术和材料科学技术为主体的社会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，数字密码锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。

本文的电子密码锁主要是通过对数字逻辑电路中对门控制，来实现对用户输入的密码进行系统检测，只有系统检测正确后，用户才可能进行密码修改等一些其它操作。如果40内或3次的密码输入不正确则系统会自动报警3次及锁定使得用户在一定时间内无法进行其它操作。并且有各种附加电路保证电路能够安全工作，有极高的安全系数。

数字密码锁设计

董爽

摘要：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，受到了广大用户的青睐。本设计构思是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。

关键词：电子密码锁电压比较器 555单稳态电路 JK触发器 UPS电源

当今社会，信息技术飞速发展，世界各国都致力于发展信息技术，信息技术的竞争已演变为国家间综合国力的竞争。21世纪是信息技术、生物技术和材料科学技术为主体的社会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，数字密码锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。

电子电路设计常用的方法是试验设计法，一般都包括设计方案提出、方案验证、方案修改3个阶段。传统的试验设计法通常采用手工搭接实验电路来完成，往往需要经过试验和修改的反复过程，直到设计出正确的电路。本设计数字密码锁共为用户设下了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. 由开锁及延时保持电路、错键闭锁电路、主控制电路、除错控制电路、继电器开关电路、开锁显示电路等组成。输入密码时必须按一定的顺序输入，并且要在规定时间内输入完，否则，即使输对密码也开不了锁。另外，该锁还具有错键闭锁和消除错键的功能。

一，设计分析

根据所选的设计题目，进行思路规化如图1：

图1:方框流程图 二.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。

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2所示：

220V

消除警报信 号

开始计 时

正确

密码修改电路

键盘输

密码校检电路

开锁电路

执行电路

报警次数校检

锁定分 钟

市电供电 路

电子切换开关

畜 电 池

断电检测

充电电路

开门

限时报警

锁定脉 冲

VCC 电源

6V

CLK

1

J 3K 2C D

15

S D

4Q 5Q

6

IC2A

CLK

1

J 3K

2C D

15

S D

4Q 5Q

6

IC3A

CLK

1J 3K 2

C D

15

S D

4Q 5Q

6

IC1A

R26

R25

R24

R2

R20

VCC

CLK 1

J

3K

2C D

15

S D

4

Q

5

Q

6

IC4A

K1

K2

S1

K3

K4

S2

K5

K6

S3

K7

K8

S4

S?

TRIG

2

Q

3

R

4

C V o l t

5

THR 6

DIS

7V C C

8

G N D

1

V3C13

20U

C12

.

.

.

.

T10

T11

D5

10

C14

0.01U

C150.01U

C160.01U

C170.01U

C180.01U

C190.01U

C20

0.01U

C21

0.01U

TC131M

R213.3K

电磁锁

清零信号 RD

1245

6

IC5A

1

2

3

IC6A

锁定信号 E1

1K X 4

清零信号 RD

74LS112

消除报警信号

74ls08

74ls22

k9

74LS112

74LS113

74LS114

555T129018

C2547u

R2020k

R27

2.2k 来自报警电路的清零信号

C24500u

图2键盘输入、密码修改、密码检测、开锁及执行电路

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3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3 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