多用途电子密码锁.doc

学院学院 数字电子技术课程设计 题 目 多用途电子密码锁 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师 完成时间 _ -可编辑修改- 目 录 1 绪论.1 1.1 电子密码锁简介.1 1.2 电子密码锁的发展趋势.2 2 电路相关说明部分.3 2.1 功能简介.3 2.2 电路所需器件介绍.3 参考文献.8 附录一.9 附录二.10 _ _ -可编辑修改- 1 绪论 1.1 电子密码锁简介 在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文 件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解 决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙, 使 用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。在安全技术防范 领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替了传统的机械式 密码锁，电子密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优 点。 这种电子密码锁的电路设计具有防试探按键输入、智能控制 上锁、开锁、报警、修改密码等多种功能。密码长度可变、保密性 强、灵活性高、应用日益广泛。 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。其特点如下： （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，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时 _ _ -可编辑修改- 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) 无活动零件，不会磨损，寿命长。 （5) 使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。 1.2 电子密码锁的发展趋势 日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档 案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。 目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱主要用机械密 码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障， 人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即 大打折扣。针对这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开 锁，为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙 的密码锁应运而生。由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁， 其种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子 开关来实现的，制作简单但很不安全，在后为多是基于 EDA 来实 现的，其电路结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先的 20 引角 的 2051 系列单片机来实现的，但密码简单，易破解。随着电子元 _ _ -可编辑修改- 件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强 大，使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到 现在的，密码加感应元件，实现了真真的电子加密，用户只有密码 或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人 们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。出于安全、 方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特 点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只 能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。由于数字、 字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电 子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性， 如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁，组合 使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能，使产品多样 化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”。可以看出组合使用电子 信息是电子密码锁以后发展的趋势。 2 电路相关说明部分 2.1 功能简介 多功能密码系统只有输入正确的密码后（即按要求按下按键）， NE555 电路才能正常工作，继电器吸合，发光二极管发光。它的 _ _ -可编辑修改- 组成原理图如图 6 所示。 通过对电路的理解，需要完成以下任务： （1）完成电路板的装配和调试工作 （2）分析电路原理，找到正确密码 （3）完成绘制电路图和设计 PCB 板 2.2 电路所需器件介绍 2.2.1 十十进进制制计计数器数器/脉冲分配器脉冲分配器 CD4017 CD4017 是 5 位 Johnson 计数器，具有 10 个译码输出端， CP、CR、INH 输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形 功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH 为低电平时， 计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR 为高电平时， 计数器清零。Johnson 计数器，提供了快速操作输入译码选通和 无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一 般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每 10 个时 钟输入周期 CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉 动时钟。CD4017 提供了 16 引线多层陶瓷双列直插（D）熔封陶瓷 双列直插(J)塑料双列直插(P)和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。 其内部框图和引脚图如下。 _ _ -可编辑修改- 图 2-1 CD4017 内部结构图 图 2-2 CD4017 真值表 CD4017 各脚功能和真值表如下： 12 脚：CO 进位脉冲输出 14 脚：CP 时钟输入端 15 脚：CR 清除端 _ _ -可编辑修改- 13 脚：INH 禁止端 17、10 脚、11 脚：Q0Q9 计数脉冲输 出端 16 脚：VDD 正电源 8 脚：VSS 地 2.2.2 集成集成电电路路 LM567 LM567 是一块锁相环音频译码器，工作频率500KHZ。其 内部框图和引脚图如图 3 所示。 图 2-3 LM567 内部框图 LM567 各引脚功能如下： 1 脚：滤波，所接电容应大于 2 脚电容的两倍。 2 脚：进行高电平载波调节时，音频信号由该脚输出；进行解 调时，音频信号由该脚输出。 _ _ -可编辑修改- 3 脚：载波输入，Vi25mV。 4 脚：电源脚。工作电压范围+5V+9V。 5 脚：振荡输出。若 2 脚输入音频信号，则该脚输出受音频调 制的调频载波信号。 6 脚：定时电容 7 脚：接地。 8 脚：当 3 脚收到与本机振荡频率一致的载波时，8 脚变为低 电平。该脚为集电极开路输出，最大灌电流 100mA。 2.2.3 集成集成电电路路 NE555 NE555 是一块时基集成电路，它可以构成多谐振荡器、单稳 态触发器、施密特触发器等，是一块用途广泛的集成电路。 NE555 集成电路管脚如图 4，内部等效电路如图 5。 图 2-4 集成逻辑门电路管脚图 _ _ -可编辑修改- 图 2-5 NE555 引脚功能简介图 1 脚：公共地端为负极。 2 脚：低触发端 TRIG，低于 13 电源电压时即导通。 3 脚：输出端 OUT，电流可达 200mA。 4 脚：强制复位端 RESET，不用时可与电源正极相连或悬空。 5 脚：用来调节比较器的基准电压，简称控制端 CONT，不用 时可悬空，或通过 0.01F 电容器接地。 6 脚：高触发端 THRES，也称阈值端，高于 2/3 电源电压时即 截止。 7 脚：放电端 DISCH。 8 脚：电源正极 VDD。 _ _ -可编辑修改- Q5 1 Q1 2 Q0 3 Q2 4 Q6 5 Q7 6 Q3 7 VSS 8 Q8 9 Q4 10 Q9 11 CO 12 1NH 13 CP 14 CR 15 VDD 16 U1 CD4017 VD1 1N4148 VD2 1N4148 X 7 VD3 VD4 VD5 VD6 VD7 VD8 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S0 1uF C1 1M R2 10K R1 10K R310K R4 10K R6 100K R5 10K R8 10K R7 Q2 MCR100-6 1 23 4 5 6 7 8 NE555 U2 LED1 红红 LED2 红红 2K R9 1K R10 1K R11 10K R14 10K R13 10K R15 2K R16 RP1 10K RP2 100K RP3 20K 0.01uF C12 0.01uF C11 0.1uF C6 0.1uF C7 100uF C2 10uF C4 TP1 0.47uF C5 2.2uF C9 1uF C8 1 2 3 45 6 7 8 LM567 U3 2K R12 0.10uF C10 TP4 TP3TP2 9V 9V Q3 8050 Q4 9013 2.2K R17 1K R18R19 4.7K RP4 10K R20 10K 10uF C14 220uF C15 220uF C3 0.1uF C13 0.1uF C16 D5 2.2V VD9 1N4007 VD11 1N4007 VD10 1N4007 VD12 1N4007 9V 1 2 JP1 Q1 9013 9V K1A 1 1 3 3 2 2 K1B 图 2-6 多用途密码系统原理图 参考文献 1 阎石.数字电子技术基础（第五版）M.北京：高等教育出 版社,2006 2 彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版 社,2008 _ _ -可编辑修改- 3 陈先龙.电子技术基础实验M.北京：国防工业出版社, 2006 4 陈光明.电子技术课程设计与综合实训M.北京：北京航 空航天大学出版社,2007 5谢自美.电子线路设计实验测试（第三版）M.武汉：华中 科技大学出版社,2006 6吴友宇.数字电子技术基础：清华大学出版社，2009 7张克农。数字电子技术基础：北京高等教育出版社，2003 8陆坤.电子设计技术.成都电子科技大学出版社，2003 附录一 元件名称型号数量主要参数 CD4017BE1主要器件 LM5671 _ _ -可编辑修改- KIA1 KIB1 NE5551 JP11 210K 1100K 滑动变阻器 120K 14.7K 1100K 32K 11M 21K 122K 电阻 710K 开关四脚开关10S0S9 1N41488VD1 VD8二极管 1N40074VD