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八位數(shù)字電子密碼鎖設(shè)計論文與單片機(jī)程序等資料下載

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樓主
ID:290170 發(fā)表于 2018-9-17 10:16 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式


電子密碼鎖
【摘要】本文的電子密碼鎖利用數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)對門的電子控制，并且有各種附加電路保證電路能夠安全工作，具有極高的安全系數(shù)。
【關(guān)鍵詞】電子密碼鎖、電壓比較器、555單穩(wěn)態(tài)電路、計數(shù)器、JK觸發(fā)器、UPS電源。
一、引言
隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的親呢。
設(shè)計本課題時構(gòu)思了兩種方案：一種是用以AT89C2051為核心的單片機(jī)控制方案；另一種是用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案�？紤]到單片機(jī)方案原理復(fù)雜，而且調(diào)試較為繁瑣，所以本文采用后一種方案。
二、總體方案設(shè)計
1、設(shè)計思路
共設(shè)了9個用戶輸入鍵，其中只有4個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過40秒（一般情況下，用戶不會超過40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警80秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤5分鐘，防止他人的非法操作。
2、總體方框圖
三、設(shè)計原理分析
電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設(shè)置UPS電源是為了防止因為停電
造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。
密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路、鍵盤輸
次數(shù)鎖定電路。
1、鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執(zhí)行電路 .  
其電路如下圖3-1-1所示：
                         圖3-1-1鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖、執(zhí)行電路
開關(guān)K1~K9是用戶的輸入密碼的鍵盤，用戶可以通過開關(guān)輸入密碼，開關(guān)兩端的電容是為了提高開關(guān)速度，電路先自動將IC1~IC4清零，由報警電路送來的清零信號經(jīng)C25送到T11基極，使T11導(dǎo)通，其集電極輸出低電平，送往IC1~IC4，實現(xiàn)清零。                                                                                       
密碼修改電路由雙刀雙擲開關(guān)S1~S4組成（如圖3-1-2所示）, 它是利用開關(guān)切換的原理實現(xiàn)密碼的修改。例如要設(shè)定密碼為1458，可以撥動開關(guān)S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可實現(xiàn)密碼的修改，由于輸入的密碼要經(jīng)過S1~S4的選擇，也就實現(xiàn)了密碼的校驗。本電路有16組的密碼可供修改。
圖3-1-2密碼修改電路                                                
由兩塊74LS112（雙JK觸發(fā)器，包含IC1~IC4）組成密碼檢測電路。由于IC1處于計數(shù)狀態(tài)，當(dāng)用戶按下第一個正確的密碼后，CLK端出現(xiàn)了一個負(fù)的下降沿，IC1計數(shù)，Q端輸出為高電平，用戶依次按下有效的密碼，IC2~IC3也依次輸出高電平，送入與門IC5，使其輸出開鎖的高電平信號送往IC13的2腳，執(zhí)行電路動作，實現(xiàn)開鎖。
執(zhí)行電路是由一塊555單穩(wěn)態(tài)電路（IC13），以及由T10、              T11組成的達(dá)林頓管構(gòu)成。若IC13的2腳輸入一高電平，則3腳輸出高電平，使T10導(dǎo)通，T11導(dǎo)通，電磁閥開啟，實現(xiàn)開門，同時T10集電極上接的D5（綠色發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開門，20秒后，555電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，電磁閥停止工作，以節(jié)電。其中電磁閥并聯(lián)的電容C24使為了提高電磁閥的力矩。
2、報警電路
報警電路實現(xiàn)的功能是：當(dāng)輸入密碼的時間超過40秒（一般情況下用戶輸入不會超過），電路報警80秒，防止他人惡意開鎖。
電路包含兩大部分，2分鐘延時和40秒延時電路。其工作原理是當(dāng)用戶開始輸入密碼時，電路開始2分鐘計時，超出40秒，電路開始80秒的報警。圖如下3-2-1所示
             圖3-2-1報警電路
                                                                                                                           有人走近門時，觸摸了TP端(TP端固定在鍵盤上，其靈敏度非常高，保證電路可靠的觸發(fā))，由于人體自身帶的電，使IC10的2腳出現(xiàn)低電平，使IC10的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其3腳輸出高電平，T5導(dǎo)通(可以通過R12控制T1的基極電流)，其集電極接的黃色發(fā)光二極管D3發(fā)光，表示現(xiàn)在電子鎖處于待命狀態(tài),T6截止，C4開始通過R14充電(充電時間是40秒,此時為用戶輸入密碼的時間，即用戶輸入密碼的時間不能超過40秒，否則電路就開始報警, 由于用戶經(jīng)常輸入密碼，而且知道密碼，一般輸入密碼的時間不會超過40秒)，IC2開始進(jìn)入延時40秒的狀態(tài)。
開始報警:當(dāng)用戶輸入的密碼不正確或輸入密碼的時間超過40秒，IC11的2腳電位隨著C4的充電而下降,當(dāng)電位下降到1/3Vcc時(即40秒延時結(jié)束時候),3腳變成高電位(延時時是低電平),通過R15使(R15的作用是為了限制T7的導(dǎo)通電流防止電流過大燒毀三極管)T7導(dǎo)通,其集電極上面接的紅色發(fā)光二極管D4發(fā)亮,表示當(dāng)前處于報警狀態(tài),T8也隨之而導(dǎo)通,使蜂鳴器發(fā)聲,令賊人生怯,實現(xiàn)報警.
停止報警:當(dāng)達(dá)到了80秒的報警時間，IC10的6,7腳接的電容C5放電結(jié)束,IC10的3腳變成低電平,T5截止,T6導(dǎo)通,強(qiáng)制使強(qiáng)制電路處于穩(wěn)態(tài)，IC11的3腳輸出低電平,使T7,T8截止,蜂鳴器停止報警；或者用戶輸入的密碼正確，則有開鎖電路中的T10集電極輸出清除報警信號，送至T12（PNP），T12導(dǎo)通，強(qiáng)制使T7基極至低電位，解除報警信號。
3、報警次數(shù)檢測及鎖定電路
若用戶操作連續(xù)失誤超過3次，電路將鎖定5分鐘。其工作原理如下：當(dāng)電路報警的次數(shù)超過3次，由IC9（74161）構(gòu)成的3位計數(shù)器將產(chǎn)生進(jìn)位，通過IC7，輸出清零信號送往74161的清零端，以實現(xiàn)重新計數(shù)。經(jīng)過IC8（與門），送到IC12（555）的2腳，使3腳產(chǎn)生5分鐘的高電平鎖定脈沖（其脈沖可由公式T=1.1RC計算得出），經(jīng)T9倒相，送IC6輸入端，使IC6輸出低電平，使IC13不能開鎖，到鎖定的目的。電路圖如下3-3-1所示：
                            圖3-3-1報警次數(shù)檢測及鎖定電路
4、備用電源電路
為了防止停電情況的發(fā)生，本電路后備了UPS電源，它包括市電供電電路，停電檢測電路，電子開關(guān)切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。其電路圖如下3-4-1所示：

220V市電通過變壓器B降壓成12V的交流電,再經(jīng)過整流橋整流,7805穩(wěn)壓到5V送往電子切換電路，由于本電路功耗較少，所以選用10W的小型變壓器。

                  圖3-4-1電源電路
由R8，R9，R6，R7及IC14構(gòu)成電壓比較器，正常情況下，V+<V- IC14輸出高電平，繼電器的常閉觸點和市電相連；當(dāng)市電斷開，V+>V- IC14輸出高電平，由T3，T4構(gòu)成的達(dá)林頓管使繼電器J開啟，將其常開觸電將蓄電池和電路相連，實現(xiàn)市電和蓄電池供電的切換，保證電子密碼鎖的正常工作（視電池容量而定持續(xù)時間）。其電路圖如下3-4-2所示：
                      圖3-4-2停電檢測及電子開關(guān)切換電路
T1，T2構(gòu)成的蓄電池自動充電電路，它在電池充滿后自動停止充電，其中D1亮為正在充電，D2為工作指示。由R4，R5，T1構(gòu)成電壓檢測電路，蓄電池電壓低，則T1，T2導(dǎo)通，實現(xiàn)對其充電；充滿后，T1，T2截止，停止充電，同時D1熄滅，電路中C4的作用是濾除干擾信號。其電路圖如3-4-3所示：
                          圖3-4-3  蓄電池自動充電電路
五、總結(jié)與體會

以上為實習(xí)期間所設(shè)計的電子密碼鎖電路，它經(jīng)過多次修改和整理，以是一個比較不錯的設(shè)計，可以滿足人們的基本要求，但因為水平有限，此電路中也存在一定的問題，譬如說電路的密碼不能遺忘，一旦遺忘，就很難打開，這可以通過增加電路解決，但過于復(fù)雜，本次設(shè)計未其中；用開關(guān)作74LS112的CLK脈沖，不是很穩(wěn)定，可以調(diào)換其它高速開關(guān)或計數(shù)脈沖；電路密碼只有16種可供修改，但由于他人不知道密碼的位數(shù)，而且還要求在規(guī)定的時間內(nèi)按一定的順序開鎖，所以他人開鎖的幾率很��；電路中未加顯示電路，但可通過其它數(shù)字模塊實現(xiàn)這一功能。這需要一段時間的進(jìn)一步改進(jìn)，如果有好的意見，希望老師給以支持。
通過這三周的學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先，通過學(xué)習(xí)使自己對課本上的知識可以應(yīng)用于實際，使的理論與實際相結(jié)合，加深自己對課本知識的更好理解，同時實習(xí)也段練了我個人的動手能力：能夠充分利用圖書館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識。能對protel 99、和EWB等仿真軟件操作，能達(dá)到學(xué)以致用。對我們學(xué)生來說，理論與實際同樣重要，這是我們以后在工作中說明自己能力的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。
在實習(xí)中，我感受到了老師對學(xué)生的那種悔人不卷的精神，每天的固定時間，老師都來給我們指導(dǎo)，使我們少走彎路，順利完成實習(xí)任務(wù)，請允許我向你們致意崇高的敬意，感謝你們，老師！



單片機(jī)源程序如下:
  1. #include<reg52.h>            
  2. #include<math.h>               
  3. #include<intrins.h>              
  4. #define        uchar unsigned char      
  5. #define        uint unsigned int
  6. #define         data_IO P2

  8. sbit     rs=P3^0;        //指令和數(shù)據(jù)寄存器 “1是數(shù)據(jù)，” “0是指令”
  9. sbit     rw=P3^1;//讀寫控制，“1讀” “0寫”
  10. sbit          e=P3^2; //片選信號
  11. sbit      p=P2^7;
  12. sbit   deng=P3^3;///響音樂的端口
  13. sbit   md=P3^4;///修改密碼時的燈


  16. uchar  pwflag;//密碼是否正確的標(biāo)志位
  17. uchar  count;//
  18. uchar  gg=0 ;//只有輸入正確的密碼才能修改密碼
  19. uchar  cs=3 ;//輸入密碼的錯誤次數(shù)


  22. uchar m[]={1,2,3,4,5,6}; ///初始密碼
  23. static uchar mbuf[6];///輸入的密碼


  26. char d[32]={' ','I','M','P','O','R','T',' ','C','I','P','H','E','R',':',' ',
  27.              ' ',' ','_',' ',' ','_','_','_','_','_','_',' ',' ',' ',' ',' '};//輸入密碼

  29. code  char ks[32]={'C','O','N','G','R','A','T','U','L','A','T','E',' ','Y','O','U',
  30.                           ' ','O','P','E','N','I','N','G',' ',' ','L','O','C','K','!',' '};////開鎖

  32. code char cw[32]={' ','C','I','P','H','E','R',' ',' ','E','R','R','O','R',' ',' ',
  33.                               '~','~','~','~','~','~','~','~','~','~','~','~','~','~','~','~' };////錯誤         

  35. code char xc[32]={' ',' ','A','M','E','N','D',' ','S','U','C','C','E','E','D',' ',
  36.                   ' ',' ',' ',' ',' ','!','!','!','!','!','!',' ',' ',' ',' ',' '};//修改成功  

  38. code char xg[32]={' ','A','M','E','N','D',' ',' ','C','I','P','H','E','R',':',' ',
  39.                   ' ',' ',' ',' ',' ','_','_','_','_','_','_',' ',' ',' ',' ',' '};///修改密碼*/


  42. void yanshi(uint n)///////////////延時函數(shù)///////////////////////////////////
  43. {
  44. uint i;
  45.   for(i=0;i<n;i++){};
  46. }

  48. void delay(uint n)///////////////延時函數(shù)///////////////////////////////////
  49. {
  50. uint i,j;
  51.   for(i=0;i<1000;i++)
  52.    {for(j=0;j<n;j++){}}
  53.    
  54. }

  56. void busy() ////////////////////判斷是否忙////////////////////////////////////////
  57. {data_IO=0xff;
  58. rs=0; //寫指令        ////////////////////
  59. rw=1; //表示讀狀態(tài)    // 三個的狀態(tài)表示 //
  60. e=1;  //下降延//      // 判忙狀態(tài)       //
  61. while(!p);         ////////////////////
  62. // e=0;
  63. }
  64. void xiezl(uchar shuju) /////////////////////*寫指令*/////////////////////////////
  65. {
  66. busy();/*yanshi(6500);*/
  67. data_IO=shuju;
  68. rs=0; //寫指令        ////////////////////
  69. rw=0; //表示寫狀態(tài)    // 三個的狀態(tài)表示 //
  70. e=1;  //下降延//      // 寫指令         //
  71. e=0;  /////////       ////////////////////

  73. }

  75. void w_dat(uint n)//////////////////寫數(shù)據(jù)//////////////////////////
  76. {
  77. busy(); /*yanshi(6500) ;*/
  78.   data_IO=n;
  79.    rs=1; //寫數(shù)據(jù)       ////////////////////
  80.    rw=0; //表示寫狀態(tài)    // 三個的狀態(tài)表示 //
  81.    e=1;  //下降延//      //寫數(shù)據(jù)         //
  82.    e=0;  /////////       ////////////////////
  83.   // return;
  84. }

  86. void xianshi(uchar js[]) //////////////////顯示函數(shù)///////////////////////////////
  87. {
  88.   uchar h,v;
  89.   xiezl(0x01); //清屏顯示
  90.   yanshi(2000) ;
  91.   xiezl(0x80); // DDRAM地址的設(shè)置
  92. for(h=0;h<16;h++)
  93.    {w_dat(js[h]);  ///n表示有寫幾位數(shù)據(jù)
  94.    yanshi(100) ;
  95.    }
  96.    xiezl(0xc0);//換行
  97. for(v=(16);v<32;v++)
  98.    {w_dat(js[v]);  ///n表示有寫幾位數(shù)據(jù)
  99.    yanshi(100) ;
  100.    }
  101. }

  103. void chushihua(void)///////////////////*液晶模塊初始化*/
  104. { uchar i;
  105.    rs=0; //寫指令
  106.    rw=0; //表示寫狀態(tài)
  107.    e=0;  //使能
  108.    for(i=0;i<3;i++)
  109.    {
  110.     xiezl(0x38);  //功能設(shè)置,8位,一行顯示,5*7點陣
  111.     yanshi(1000);
  112.    }
  113.     xiezl(0x38); //兩行顯示
  114.     xiezl(0x0f); //顯示開關(guān)控制位
  115.     xiezl(0x18); //移位控制,光標(biāo)和顯示一起左移  
  116.     xiezl(0x06); //設(shè)置輸入模式
  117.     xiezl(0x01); //清屏顯示
  118.     xiezl(0x80); // DDRAM地址的設(shè)置
  119.     }

  121. bit pwcmp(void)
  122. {
  123.         bit flag;
  124.         uchar i;
  125.         for (i=0;i<6;i++)
  126.         {
  127.                 if (m[i]==mbuf[i])   flag = 1;   //*密碼正確*/
  128.                 else  {        flag = 0;  i=6; } //*密碼錯誤*/
  129.         }
  130.         return(flag);
  131. }

  133. void gb(void)/////////轉(zhuǎn)移光標(biāo)
  134. {  uchar c;
  135.    xiezl(0xc0);//換行
  136.    yanshi(3000) ;
  137.    for(c=0;c<5;c++)
  138.    {w_dat(' ');///n表示有寫幾位數(shù)據(jù)
  139.     yanshi(2000) ;
  140.    }
  141. }
  142. uchar getkey(void)///得到鍵值
  143. { uchar h,l,k;
  144.   while(P1!=0x0f)
  145.   {
  146.    h=P1&0x0f;
  147.    P1=0xf0;
  148.    l=P1&0xf0;
  149.    k=h|l;
  150.    return(k);
  151.   }
  152. }


  155. void diaoyong(uchar i)///////////調(diào)用各鍵的函數(shù)//////輸入密碼
  156. {  uchar lq;
  157.          switch(i)
  158.             {
  159.           case 0x7e: if (count<6) { mbuf[count]=1; count++;  w_dat('*');}  break;  // 01111110       1
  160.           case 0xbe:  if (count<6) { mbuf[count]=2; count++;  w_dat('*');}  break;  // 10111110                 2
  161.           case 0xde: if (count<6) { mbuf[count]=3; count++;  w_dat('*');}  break;  // 11011110                 3
  162.           case 0xee:  if (count<6) { mbuf[count]=4; count++;  w_dat('*');}  break;  // 11101110                 4

  164.           case 0x7d:  if (count<6) { mbuf[count]=5; count++;  w_dat('*');}  break;  // 01111101                 5
  165.           case 0xbd:  if (count<6) { mbuf[count]=6; count++;  w_dat('*');} break; // 10111101                 6
  166.           case 0xdd: if (count<6) { mbuf[count]=7; count++;  w_dat('*');}  break;  // 11011101                 7
  167.           case 0xed: if (count<6) { mbuf[count]=8; count++;  w_dat('*');} break;  // 11101101                 8

  169.           case 0x7b:  if (count<6) { mbuf[count]=9; count++;  w_dat('*');}  break;  // 01111011                 9
  170.           case 0xbb:  if (count<6) { mbuf[count]=0; count++;  w_dat('*');} break;  // 10111011                 0
  171.           case 0xdb: if (count==6) { pwflag = pwcmp();}   else  pwflag = 0;// 只有輸入6個密碼后按確認(rèn)鍵才作密碼比較
  172.                                    if(pwflag) {deng=0; xianshi(ks);gg=1; }   else { cs--;deng=1; xianshi(cw); delay(200); xianshi(d);gb();count = 0; }
  173.                                     break;  // 11011011                 a           
  174.           case 0xeb:  count = 0;deng=1; xianshi(d);  gb();gg=0;         /*取消鍵*/
  175.                                break;  // 11101011                 b         

  177.           case 0x77: if(gg==1){ count=0;xianshi(xg); gb();} //修該密碼
  178.                                break;  // 01110111                 c
  179.          
  180.                   case 0xb7: if((count==6)&&(gg==1)) { count=0;
  181.                   for (lq=0;lq<6;lq++){ m[lq]=mbuf[lq]; yanshi(10000);} md=1; xianshi(xc); delay(200); xianshi(d);yanshi(2000);gb();yanshi(200);gg=0;}//保存密碼
  182.                                break;  // 10110111                 d
  183.           /*case 0xd7: sr[jm]='e'; break;  // 11010111                 e
  184.             case 0xe7: sr[jm]='f'; break;  // 11100111                 f        */

  186.           default: break;
  187.           }
  188.       
  189. }


  192. void main(void)
  193. {uchar key;
  194. chushihua();
  195. xianshi(d);//顯示函數(shù)
  196. gb(); //移光標(biāo)到第二行第六位
  197. while(cs)
  198. {
  199.   P1=0x0f;
  200.   if(P1!=0x0f)  
  201. {
  202.    yanshi(20);
  203.    key=getkey();
  204.         md=0;
  205.    diaoyong(key);
  206.    yanshi(20000);
  207.    md=1;
  208. }
  209. }while(1);
  210. }
復(fù)制代碼

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ID:634141 發(fā)表于 2019-12-12 07:35 | 只看該作者
謝謝分享，能再分享一些密碼鎖的設(shè)計嗎？想多學(xué)習(xí)一下274490449@qq.com
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