带报警器的编码电子锁和门铃电路设计-参考模板

一．设计要求及技术指标：

设计一带报警器的密码电子锁和门铃电路，设计要求如下：

（1）编码电子锁按钮分别为0、1、2、3、……9十个按键。

（2）用发光二极管作为输出指示灯，灯亮代表锁“开”，暗代表锁“关”。

（3）设计开锁密码，并按此密码设计电路。本次设计密码取8位数。若按开锁编码规定数的先后顺序按动按钮后，发光二极管由暗变亮表示锁“开”。

（4）该电路应具有防盗报警功能，密码顺序不对或密码有误时系统自动复位，当开锁时间超过5分钟时，则喇叭发出1KHz频率的报警信号。

（5）设计门铃电路，按动门铃按钮，发出500Hz的频率信号，并可使编码电路清零，同时可解除警报。

二．工作原理及设计思路：

电子锁主要由输入元件、电路(包括电源)和锁体三部分组成，后者包括电磁线圈、锁拴、弹簧和锁框等。当电磁线圈中有一定的电流通过时，磁力吸动锁栓，锁便打开。否则．锁栓进入锁框，即处在锁住状态。为了便于试验，我们可用发光二极管代表电磁线圈，当发光二极管为亮状态时，代表电子锁被打开，暗状态代表锁着。

图A 带报警器的密码电子锁和门铃电路原理图

该系统的电路框图如[图A]所示，本系统的设计可使电子锁具有可编程功能。由图可知，每来1个输入时钟，编码电路的相应状态向前前进一步。在操作过程中，按照规定的密码顺序按动编码按键，编码电路的输出就会跟随这个代码的信息。正确输入编码按键的数字，通过控制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，则控制电路使防盗报警电路产生报警。按动门铃及清零按钮可使500Hz振荡电路工作，门铃发出响声，同时该按钮还使编码电路清零并解除防盗报警。

三．整体方案分析：

该设计主要分输入电路，存储电路，信号处理电路，输出电路四大部分，首先从输入电路送出的编码信号到比较器与存储器的存储密码进行比较，两者一致则将锁打开，反之则驱动报警电路报警，存储器中的密码可以通过写允许端修改密码。

图B 整体方案设计流程

四．各部分单元电路设计

1.输入装置和编码电路：

输入装置包含0~9十个数字键、清零键、确认键、门铃键和密码读写开关，其中数字键和清零、确认键按钮装在门的外侧，读写开关装在门的内侧，也就是说只有门打开之后才能对密码进行修改。用两片8线—3线编码器74LS148，组成一个16线—4线编码器，芯片上I0~I9对应键盘上0~9个数字，编码器输出Z3、Z2、Z1、Z0四位二进制数，其中以两片74LS148上的Y ex（为图C中GSN），通过与非门相连的输出

作为CP脉冲信号，因为在无输入的情况下两个Yex均为1，输出CP为0，当有输入时有且仅有一个Y ex为0，则输出CP为1，这样就构成了CP单脉冲。

图C输入装置和编码电路

2. 密码存储电路：

使用两片4*4的寄存器阵74LS670，构成8＊4寄存器阵用来存储密码。接法如图，D0~D3分别接编码器输出Z0~Z3。当Ew=0（图中Gw），当Qc、Q B、Q A从000~011时第一片74LS670工作依次写入D0~D3输入的前4个四位二进制数，当Qc、Q B、Q A从100~111时第二片74LS670工作依次写入D0~D3输入的后4个四位二进制数；当Er=0（G R）时，当Qc、Q B、Q A从000~011时依次读出第一个芯片的Q0~Q3四位二进制数，当Qc、Q B、Q A从100~111时依次读出第二个芯片的Q0~Q3，其中Qc、Q B、Q A状态序列000~111的产生可依靠一片74LS160接成的八进制计数器来提供，其顺序脉冲由已接好的16线—8线编码器CP输

出提供。在该8＊4寄存器中将双刀开关放在M时为写入状态即设定密码状态；放在N 时为读取状态，使

之可读出设定密码与当前输入密码比较。在无设定密码动作时双刀开关应拔到下方，电路[图D]所示。

图D密码存储电路

3.密码比较电路：

使用一片74LS85作为比较器，其中A0~A3连编码器输出Z0~Z3，B0~B3连存储器输

出Q

0~Q3，比较结果A=B送入8位移位寄存器74LS164的串行输入端，当第一个输入密码与寄存器阵中的密码相同时输出高电平，存入移位寄存器，第二个密码若相同继续存入寄存器，依次类推，如果输入错误的密码则输出低电平到寄存器，最后通过与门判断寄存器如果全为高电平从而控制发光二极管点亮（即控制锁的开启），反之则反，电路如[图E]所示。

4.门铃及报警电路：

如[图F]所示门铃电路由555定时器连成的多谐振荡器构成，当按下门铃时电路接通电源产生约500Hz的振荡信号，同时按下清零/门铃按钮使74LS160和74LS164两个芯片

置零实现清零的功能。报警电路也是由555定时器构成，报警时产生1KHz的信号，当输入密码后与寄存器连接的与门输出如果为高电平，则经过反相器后变为低电平，报警电路不产生振荡，如果与门输出为低电平，经过反相器后变为高电平，报警电路开始工作产生报警信号。（但我的设计这个电路有个明显的缺点就是报警信号持续过短，这个问题可以通过改进报警电路来解决，当按下确认按钮后电路迅速对报警电路的一个电容充电，松开按钮后电容放电振荡得以持续。由于我们对555电路不太熟悉，没有采用这种方法，这是设计的一个缺陷，请指导老师多给意见。）

此外，按下清零/门铃按钮后可以实现对报警的解除，因为此时一个低电平信号与来自判断输出端的高电平信号相与后，为一低电平信号，报警电路不工作。

5.供电电路：

可由干电池或变压器提供5~7伏电压供电，为了简化原理图供电部分没有画出。五．使用方法

1. 设置密码时将双刀开关拔到M即寄存器为可写状态，从键盘依次输入即可，输入为8位密码，设定完毕后将双刀开关拨至N。

2. 开锁前先按“清零”按使计数器和移位寄存器置零，依次按下密码，若输入错误可按“清零”按钮重新输入，输入正确锁即开。