数字电路密码锁设计

电子密码锁

摘要本文的电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对门的电子控制，并且有各种附加电路保证电路能够安工作，有极高的安全系数。

关键词电子密码锁电压比较器555单稳态电路计数器JK触发器UPS电源。

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。

设计本课题时构思了两种方案：一种是用以A T89C2051为核心的单片机控制方案；另一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。考虑到单片机方案原理复杂，而且调试较为繁琐，所以本文采用后一种方案。

2 总体方案设计

2.1设计思路

共设了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。

2.2总体方框图

3 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。

3.1 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1所示：

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2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。 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电路状态翻转，电磁阀停止工作，以节电。其中电磁阀并联的电容C24使为了提高电磁阀的力矩。

图1 键盘输入、密码修改、密码检测、开锁、执行电路

3.2 报警电路

报警电路实现的功能是：当输入密码的时间超过40秒（一般情况下用户输入不会超过），电路报警80秒，防止他人恶意开锁。

电路包含两大部分，2分钟延时和40秒延时电路。其工作原理是当用户开始输入密码时，电路开始2分钟计时，超出40秒，电路开始80秒的报警。如图3所示

CLK 1 J

3 K

2

CD

15 SD 4 Q

5

Q 6

IC2A CLK 1 J

3 K

2

CD

15 SD 4 Q

5

Q 6

IC3A CLK 1 J

3 K

2

CD

15 SD 4 Q

5

Q 6

IC1A R26

R25

R24

R2

R20

VCC

CLK 1 J

3 K

2 CD

15 SD 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 CVolt

5 THR

6 DIS

7 VCC 8

GND 1 V3

C13

20U

C12

.

.

.

.

T10

T11

D5

10

C14

0.01U C15

0.01U

C16

0.01U

C17

0.01U

C18

0.01U

C19

0.01U

C20

0.01U

C21 0.01U TC13 1M

R21

3.3K

电磁锁

清零信号 RD

1 2 4 5

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

555 T12

9018

C25 47u

R20 20k

R27

2.2k 来自报警电路

的清零信号

C24 500u