电子密码锁 樊.doc

电子密码锁
摘 要：此电路为自动密码锁电路，具有语音成功语音报警功能，十个触摸按钮作为编码按钮，如果输入密码三次不正确，即视为非法用户，并具有报警功能;亦能方便够随意地设置和修改密码。
关键词：电子密码锁 比较器 计数器
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。电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁，特点如下：保密性好,编码量多,远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零；密码可变。 用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降；误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动；电子密码锁操作简单易行，一学即会。
2总体设计方案
用户输入密码时，比较器接受密码，并与预先设置地密码进行比较，如果密码正确则启动语音提示功能，此电路输出信号控制执行电路，使其工作，并发出提示；计数器累计输入密码次数；如果输入密码不正确，累计三次，则启动语音报警功能，视为非法用户，将执行电路锁死一段时间，在此期间任何人都打不开此电路。
2.1设计思路
此电路是密码锁电路，首先必须具有键盘可弹起式按钮，比较器用以用户输入地密码与预先设定地密码是否一致。只有当用户输入地密码正确时，才能驱动执行电路；执行电路用来进行动作和提示，所以加入语音提示电路，采用高度集成地语音芯片。如果用户输入地密码不正确，虽不能开启电路，也必须有报警电路，当有人想非法打开控制电路时，计数器进行计数，累计三次错误，自动将电路锁死。其中设有清零端，已确保密码地正确性。
2.2总体设计框图

密码输入
验证电路

比较器
比较器
计数器
计数器
报警电路
开锁执行
电路

电路
或门
电阻
密码正确
提示电路
电 源

3设计原理分析
3.1各部分原理分析
3.1.1密码输入电路

图1 密码输入开关电路
此部分为开关电路，。通过电阻R1由开关K11控制，外接+5V电源；K0，K1，K2，K3,K4,K5,K6,K7,K8,K9密码设置端，S0,S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9为输入密码端。
K0—K3对应接入比较器1的A0—A3；K4—K5对应接入比较器2的A0—A2，K7—K9一端连在一起接入A3。S0—S3对应接入低四位数值比较器1的B0—B3，S4—S6接入比较器2的B0—B2，S7,S8,S9并联接入高四位数值比较器U2的输入端B3。
所示电路是采用两片4位数值比较器74LS85组成的电子密码锁电路。它们两片级联组成一8位数据比较器，其中A组8个输入数据端接编码器，编码器由K7—K0八个拨码开关组成，若某位开关拨向上方，则该位编码为“1”,反之为”0“；S7—S0为8位输入拨码开关，该开关与数据比较器的B组8个数据输入端相连。开锁时，若输入密码与已设密码相同，则8位数据比较器的输出F(A=B)=1，输出高电平，三极管饱和导通，使二极管导通，电子锁被二极管短路，即锁被打开；反之，F（A=B）=0，三极管截止，二极管也截止，密码正确语音提示电路和开锁执行电路也处于截止状态，没有反应。密码锁没被打开。电路图如图1密码输入开关电路所示。
3.1.2密码验证电路

图2 密码验证电路
此部分电路有两个比较器串联而成。由两个4位数值比较器74LS85串联组成一个8位的数值比较器。
第一个数值比较器74LS85即U1为低四位比较，第二个数值比较器即U2为高四位比较。当用户输入的密码与原电路已设置的密码相同时，高四位数值比较器即U2的A=B端口输出为高电平1，则启动密码正确语音提示电路和执行电路。如果不相等，U2的A=B端口输出为低电平0。封锁了密码正确语音提示电路和执行电路。如若U2的A0=B0,A1=B1,A2=B2,A3=B3,其输出取决于2，3，4端口的输入。U2的A<B,A>B通过一与门输出作为74LS90的时钟信号.电路图如图2密码验证电路所示，其功能表如图3所示

输入 输出
A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 I(A>B) I(A<B) I(A=B) F(A>B) F(A<B) F(A=B)
A3>B3 ＊　　　＊　　　＊　　　　＊　　＊　　　＊　 H L L
A3<B3　　＊　　　＊　　　＊　　　　＊　　＊　　　＊　 L H L
A3＝B3　A2>B2 ＊　　　＊　　　　＊　　＊　　　＊　 H L L
A3＝B3 A2<B2 ＊　　　＊　　　　＊　　＊　　　＊　 L H L
A3＝B3 A2=B2 A1>B1 ＊　　　　＊　　＊　　　＊　 H L L
A3＝B3 A2=B2 A1<B1 ＊　　　　＊　　＊　　　＊　 L H L
A3＝B3 A2=B2 A1=B1 A0>B0 ＊　　＊　　　＊　 H L L
A3＝B3 A2=B2 A1=B1 A0<B0 ＊　　＊　　　＊　 L H L
A3＝B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 H　　 L　　　 L H L L
A3＝B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 L　　 H　　　 L L H L
A3＝B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 ＊　　＊　　　 H L L H
A3＝B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 H　　 H　　　 L L L L
A3＝B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 L　　 L　　　 L H H L

图3 四位数值比较器74LS85功能表
3.1.3报警电路

图4密码错误输入计数电路
此电路由二-五-十进制计数器74LS90，与门，或门，NPN型三极管，及语音芯片构成。当密码检测电路的输入密码与已设密码不一致时，U2的输出端A>B,A<B,这两个输出端，其中一路输出必为高电平1，则或门连接输出为一，或门输出端接入74LS90的CP1端,为其提供一时钟信号，使其计数。每输错一次密码，就会由A>B=1或A<B=1，即或门输出为一，则为CP1提供一高电平脉冲，则计数器计数一次，CP0不接。置九端MS1,MS2对应的管脚接低电平0;清零端MR1，MR2对应的管脚也接低电平0。此时将十进制计数器74LS90改进为为五进制计数器。当输入密码三次不正确，就会由三个时钟脉冲，计数器输出为011.（因为十进制计数器74LS90是由二进制计数器和五进制计数器同步级联而成，其中二进制计数其对应的输出端为Q0，五进制计数器对应的输出端为Q1，Q2，Q3，因此若有三次密码输如不正确，则计数器的输出端Q0，Q1和Q3的输出为011，而Q0端为无效端，即不参与计数将）Q0和Q1通过一个二输入的与门接到三极管的基极。此时与门输出为高电平1，三极管饱和导通。启动语音报警功能。电路图如上图3密码错误输入计数电路和图4报警电路所示

输入 输出
R01 R02 S91 S92 CP0 CP1 Q3 Q2 Q1 Q0
1 1 0 * * * 0 0 0 0
1 1 * 0 * * 0 0 0 0
0 * 1 1 * * 1 0 0 1
* 0 1 1 * * 1 0 0 1
CP 0 二进制计数
R01·R02=0 0 CP 五进制计数
S91·S92=0 CP Q0 8421码十进制计数
Q3 CP 5421码十进制计数

图5 十进制计数器74LS90功能表

图6 报警电路
3.1.4开锁执行电路
此电路由NPN三极管，二极管，电子锁，分压电阻R1构成。其电路主要包括两部分：密码正确语音提示电路和开锁电路。两部分电路并联，然后与分压电阻R1串联，通过分压电阻R1与高四位数值比较器74LS85U2的输出端口A=B相连。当输入密码与已设密码一致时，高位比较器74LS85的输出端A=B输出为高电平1，通过分压电阻R1，给NPN提供一可使其导通的安全饱和电压，不会因为加于三极管两端的电压过大而使三极管烧坏，不能正常工作。R1的作用对于密码开锁电路功能一样。因此，R1的作用是分压，给两部分电路即密码正确语音提示电路和开锁电路提供一个安全电压。通过NPN型三极管Q1饱和导通，开启语音提示功能；NPN型三极管Q2饱和导通，也为二极管提供了一个可使其正常工作的压降，即二极管也导通，将电子锁短路，锁开启。开锁成功语音提示电路如图7所示，开锁电路如图8所示

图7密码正确语音提示电路

图8开锁电路

4总体电路分析
密码电子锁总体设计电路如图9所示

图9 总体电路
此电路主要由计数器，比较器，逻辑门，三极管，二极管组成。当用户由10个开关输入密码，电路将其送入数值比较器，与已设置的原始密码进行比较。如果比较正确（即输入密码与已设置的密码相同），则密码比较电路输出一路控制脉冲（即高电平脉冲），即高位比较器74LS85的A=B输出端输出为高电平1，开启执行电路，二极管导通，跳过电子锁，即锁被打开。
如果输入密码错误，则高四位的数值比较器的输出端A＞B输出为1或A＜B输出为1，则两输出端经一或门输出一路控制脉冲（即高电平脉冲），使计数器开始工作，每过一脉冲，计数器计数1，因其一脉冲输入端CP0没有加入任何脉冲信号，此时74LS90为一五进制加法计数器（74LS90十进制计数器是由一个二进制计数器和一个五进制计数器级联组成,具体原理功能见附录）当计数器的输出为011时（即十进制计数器输出端Q1输出为1，Q2输出为1），即输入错误密码三次，此时以计数器Q0,Q1作为输入的与门输出一高电平，NPN型三极管饱和导通，电磁蜂鸣器开始长鸣，报警电路工作，发出警报。此时开锁执行电路依然锁死，没有反应。
电路主要由中规模集成电路，简单的逻辑门组成。外接电源，通过各元件的工作特性，对各部分电路进行控制。电源，三极管，二极管为数字电路提供驱动信号，保证其正常工作。
5总结与体会
通过这两周的学习，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.实践出真知，勤奋刻苦，吃苦耐劳是工科的专业素养。熟练掌握基础知识，才能更好地应用实践，设计出经济适用的作品。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础（第五版）[M].北京:高等教育出版社,2005
[2]科林 孙人杰电子工程手册系列丛书 TTL高速CMOS 手册 [M].北京: 电子工业出版社，2005
[3] 姚福安电子电路设计与实践 山东科学技术教育出版社，2007

河南科技学院机电学院
电子课程设计报告

题目：电子密码锁

专业班级：电气工程及其自动化061
姓　　名： 樊 帆
时 间：2008.06.16 ～ 2008.06.27
指导教师：苗青林 田熙燕 宋长源

完成日期：2008年06月 27日

目录

1 引言…………………………………………………………………………………………1
2 总体设计方案………………………………………………………………………………1
2.1 设计思路…………………………………………………………………………………1
2.2 总体设计框图……………………………………………………………………………1
3 设计原理分析………………………………………………………………………………2
3.1各部分原理分析……………………………………………………………………3
3.1.1密码输入电路…………………………………………………………………………3
3.1.2密码验证电路…………………………………………………………………………3
3.1.3报警电路………………………………………………………………………………4
3.1.4开锁执行电路…………………………………………………………………………5
4 整体电路分析……………………………………………………………………………6
5 总结与体会…………………………………………………………………………………7
参考文献…………………………………………………………………………………8

电子密码锁设计任务书
1. 设计目的与要求
设计一个简易电子密码锁电路。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：
（1）十个触摸按钮，作为编码按钮；
（2）具备开锁成功语音报警功能；
（3）输入密码三次不正确，视为非法用户，具有防盗报警功能；
（4）能够随机设置密码和修改密码。
2．设计内容
（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；
（2）确定元器件及元件参数；
（3）进行电路模拟仿真；
（4）SCH文件生成与打印输出。
3．编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。
4．答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。

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