八开关电子密码的设计及应用

八开关电子密码锁设计
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，受到了广大用户的亲呢。

电子防盗锁应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。

广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：1、授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜；2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；3、授予流通权，如自动存取款。

当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子防盗锁“软、硬不吃”。

一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件（如伸缩的锁舌或锁栓、锁扣盒锁扣板以及依靠电磁力直接闭锁的电磁部件等）的强度（应有足够的机械强度和刚度，能够承受一定数值、一定方向的静压力和冲击力以及力矩）、锁止型式（能承受某些方式和工具的作用）、配合间隙（防止采用机械的、电子的方法探入锁具内部而被开启）和布局（将薄弱的、与锁的开启直接相关的零部件和电路置于壳体保护之下，并且不易被识别出来）。

提高电子防盗锁之防护能力的必然途径是报警。

报警的前提是具备探测功能，根据电子防盗锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。

在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求本课题就是利用芯片CD4078以及其它的电子元器件做成一个简单的可以用来报警的八开关电子密码锁。

关键词：电子密码锁，或非门集成芯片 CD4078，拨码开关，
目录
1绪论 (1)
1.1课题描述 (1)
1.2密码锁的发展历程及生产情况 (1)
1.3基本工作原理及框图 (3)
2.相关芯片及其电路设计 (4)
2.1CD4078芯片 (4)
2.1.1CD4078的引脚功能 (4)
2.1.2CD4078的真值表 (4)
2.2其他元器件 (5)
3八开关电子密码锁电路 (5)
3.1八开关电子密码锁主电路 (5)
3.2延时报警电路 (6)
3.3八开关电子密码锁的整体电路 (7)
致谢 (9)
参考文献 (10)
1绪论
1.1课题描述
随着人们生活水平的极大提高，家庭生活中如何防盗成了刻不容缓的一件大事。

盗贼的盗技“臻至画境”，相应的我们的保密工作也得上一个台阶。

传统的锁已经无法阻挡盗贼的脚步，现代的电子密码锁将走上它们的舞台，为我们看家护院演绎又一个神话。

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：
（1）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。

(2)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。

(3)误码输入保护。

当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。

(4) 电子密码锁操作简单易行，一学即会。

因此本次课程研究内容就是利用或非门CD4078及报警蜂鸣器和一些相应的元器件制成一个能够超时报警的电子密码锁。

1.2密码锁的发展历程及生产情况
发展历程：
1994年开发生产符合保密要求的粒状碎纸机
1996年受国家保密局委托开发生产密码锁、保密柜
1997年通过国家保密局鉴定和公安部鉴定
1998年所有产品获国家保密局监制、推荐产品
2000年受国家保密局委托开发密纸回收
2002年开发生产会议保密机（手机干扰器）
2003年首创开发一体式密码锁（GB2802）
2004年开发拆装式密码文件柜
生产状况
近几年电子密码锁的产量：
表1现产量
将来几年的预测产量：
表2预产量
由上述的两个图表可以看出，电子密码锁自从被发明生产出来，市场销量一直攀升，受到了我国广大客户的青睐，根据有关专家的预测分析，在未来的几年或几十年里，电子密码锁将继续升温，它的种类也会日渐增多，功能也会更加的智能化。

鉴于此，本次课题就选择了它。

1.3基本工作原理及框图
电路中以八双向模拟开关中的八个开关为主控开关，另外八个为伪码开关。

当在有效地时间内按动主控开关后，电容被迅速充电，使模拟开关的控制端为高电平，继电器K1工作，其触点闭合，带动执行机构开锁。

如果盗贼不知密码而按动伪码开关中的一个或几个，则电容上所充的电荷将随着按动伪码键迅速放掉，使主控开关的控制端为低电平，相应的模拟开关将被封闭，使得传输电路阻断，继电器将不会工作，锁无法打开。

另外，按动八个开关的时间有限制，如果对密码犹豫不决，则最早充电的电容将通过相应的并联放电电阻放完电荷，同样，也关断了已闭合的模拟开关，使锁无法打开。

从上述过程可知，伪码开关和限时电路的设定可有效阻止不知密码者的破译目的，起到了保护作用。

图1 电路框图
2.相关芯片及其电路设计2.1 1CD4078芯片
图4 CD4078的引脚图
2.1.1 CD4078的引脚功能
引出端功能
Y 输出端
Y输出
NC 使能端
VDD 正电源
VSS 地
A-H 输入端
2.1.2 CD4078的真值表
表3 CD4078的真值表
ABCDEFGH Y
Y
00000000 0 1
00000001 1 0
00000010 1 0
…….. 1 0
11111111 1 0
CD4078主要性能参数如下：
CD4078工作条件
●电源电压范围：3V-15V
●输入电压范围：0V-VDD
●工作温度范围
●M 类：55℃-125℃
● E 类：40℃-85℃
●电源电压：-0.5V-18V
●输入电压：-0.5V-VDD 十0.5V
●输入电流：±10mA
●贮存温度：-65℃-150℃
2.2其他元器件
表4 元器件清单
R1-R8：100K VD1-VD3：IN4001 BL：报警器
R9：10K VT1：9013 K1,K2：继电器
R10：10K VT：9012 C1：100u
R11：30K VS1：晶闸管C2：+200u
S1-S8：开关RP1电位器电源：12v
3八开关电子密码锁电路
3.1八开关电子密码锁主电路
密码锁电路如同所示，电路主要由8输入或非门CD4078和晶闸管，继电器组成的。

密码由八个单刀双掷开关控制，它因连线不同，开关上下拨动方向相反，由此就形成了256种组合方式，供编密码使用。

八个控制端的分别与密码开关电路电路相连接。

当在有效时间内按动主控开关，输入密码正确密码，通过芯片CD4078输出高电平，使三极管VT1导通，K1继电器工作，打开密码锁，同时1脚输出低电平，K2不工作，当输入密码错误时，芯片输出低电平，VT1不工作，同时继电器K1也不工作，打不开锁。

图2 CD4078的主电路
3.2延时报警电路
延时报警电路的工作原理是：当不知道密码的人试图开锁时，由于不知道密码而在犹豫不决，此时电源通过R11和RP1对电容C1进行充电，当充电达到一定时间而密码还没输入正确C1的上端电压达到VD5的击穿电压时，VD5导通并触发晶闸管VS1导通，555振荡器工作使喇叭发出响声，同时继电器K2也得电工作，其常闭触点断开，切断密码控制IC1的电源，将导致无法开锁。

如此就起到了防盗保护作用。

图3延时报警电路
3.3八开关电子密码锁的整体电路
它由延时报警电路和CD4078的主电路组成，形成一个小型的密码锁电路，可以实现延时报警功能。

图4 整体电路图
总结
在邻近考试的前几周，老师突然说要做数电课程设计，让我觉得有些猝不及防，因为在这之前，我心里没有课程设计这个概念，总认为这应该是大三或大四时才做的事。

回来后问过其他同学，原来他们这学期也做过课程设计，这让我感到惭愧，自己对本专业了解的太少，对学习也不是非常的关心，因此，我下定决心，这次的课程设计我要自己认真的完成。

当看到老师布置的课题时，我很高兴，因为我抽到了一个自己感兴趣的题目—电子密码锁的设计，这更加坚定了我的决心。

回来后，便上网查询有关电子密码锁的信息，比如说它的发展历程，生活应用，市场走向，以及本次试验所用到的芯片CD4078的引脚功能示意图，及它的工作条件等。

搜集完了所有应该用到的资料后，就列出了一个大概的提纲，然后着手分析所用的电路图，期间，电路图的原理有些不是太明白，在同学的耐心讲解下，终于弄懂了它的工作原理。

最后就是集合所有的材料写出课程设计。

经过将近一周的努力奋斗，终于完满完成了老师布置的任务。

这个过程不是太长，却充满艰辛，在此期间，遇到不懂的地方，在自己思考无果后，就向同学和老师请教，或上网查询，在大家的帮助下，结束了这段艰苦的历程。

总而言之，本次课程设计，让我学会了很多除课本之外的知识，同时也提高了自己分析问题解决问题的能力。

我期待以后还有更多这样的机会，让我在不断锻炼中提高自己各方面的能力。

致谢
经过一周多的时间的努力，终于完成了本次的数电课程设计。

在这一周里，李如昌老师和同班同学给予了我很大的帮助。

当我在对课程设计迷茫时，老师他为我们耐心讲解，什么是课程设计，并把他珍藏多年的相关资料拿出来让我们参考使用，遇到不懂的地方，他都会帮我们分析并讲解，引导我们向问题的症结所在靠近，并通过查阅有关资料解决。

通过这次课程设计，让我明白了做学问要用一颗认真的心去对待，要用顽强的意志去坚持，要用知难而进的心态去面对，这样我们才能有所进步，有所成就。

在此，我想再次衷心地对李老师说声谢谢！
参考文献
[1] 数字电子技术基础简明教程余孟尝高等教育出版社
[2] 模拟电子技术基础简明教程杨树行高等教育出版社
[3] 电子技术基础数字部分康华光高等教育出版社
[4] 电子技术基础模拟部分康华光高等教育出版社
[5] 数字集成电路应用300例黄继昌人民邮电出版社
[6] 实用电路小丛书光电电路赵宏图电子工业出版社
[7] 电子线路设计指导李银华北京航空航天大学出版社
[8] 常用电工电子线路姜立华中国电力出版社
[9] 常用电子电路280例解析张延琪中国电力出版社
[10] 新编电子元器件选用与检测郑凤翼福建科学技术出版社
[11] 经典电子设计与实践DIY 周宝善人民邮电出版社
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