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八位数字电子密码锁设计论文与单片机程序等资料下载

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楼主
ID:290170 发表于 2018-9-17 10:16 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式


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全工作，具有极高的安全系数。
【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。
一、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AT89C2051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。
二、总体方案设计
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、总体方框图
三、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
次数锁定电路。
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3-1-1所示：
                         图3-1-1键盘输入、密码修改、密码检测、开锁、执行电路
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3-1-2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。
图3-1-2密码修改电路                                                
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。
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。图如下3-2-1所示
             图3-2-1报警电路
                                                                                                                           有人走近门时，触摸了TP端(TP端固定在键盘上，其灵敏度非常高，保证电路可靠的触发)，由于人体自身带的电，使IC10的2脚出现低电平，使IC10的状态发生翻转，其3脚输出高电平，T5导通(可以通过R12控制T1的基极电流)，其集电极接的黄色发光二极管D3发光，表示现在电子锁处于待命状态,T6截止，C4开始通过R14充电(充电时间是40秒,此时为用户输入密码的时间，即用户输入密码的时间不能超过40秒，否则电路就开始报警, 由于用户经常输入密码，而且知道密码，一般输入密码的时间不会超过40秒)，IC2开始进入延时40秒的状态。
开始报警:当用户输入的密码不正确或输入密码的时间超过40秒，IC11的2脚电位随着C4的充电而下降,当电位下降到1/3Vcc时(即40秒延时结束时候),3脚变成高电位(延时时是低电平),通过R15使(R15的作用是为了限制T7的导通电流防止电流过大烧毁三极管)T7导通,其集电极上面接的红色发光二极管D4发亮,表示当前处于报警状态,T8也随之而导通,使蜂鸣器发声,令贼人生怯,实现报警.
停止报警:当达到了80秒的报警时间，IC10的6,7脚接的电容C5放电结束,IC10的3脚变成低电平,T5截止,T6导通,强制使强制电路处于稳态，IC11的3脚输出低电平,使T7,T8截止,蜂鸣器停止报警；或者用户输入的密码正确，则有开锁电路中的T10集电极输出清除报警信号，送至T12（PNP），T12导通，强制使T7基极至低电位，解除报警信号。
3、报警次数检测及锁定电路
若用户操作连续失误超过3次，电路将锁定5分钟。其工作原理如下：当电路报警的次数超过3次，由IC9（74161）构成的3位计数器将产生进位，通过IC7，输出清零信号送往74161的清零端，以实现重新计数。经过IC8（与门），送到IC12（555）的2脚，使3脚产生5分钟的高电平锁定脉冲（其脉冲可由公式T=1.1RC计算得出），经T9倒相，送IC6输入端，使IC6输出低电平，使IC13不能开锁，到锁定的目的。电路图如下3-3-1所示：
                            图3-3-1报警次数检测及锁定电路
4、备用电源电路
为了防止停电情况的发生，本电路后备了UPS电源，它包括市电供电电路，停电检测电路，电子开关切换电路，蓄电池充电电路和蓄电池组成。其电路图如下3-4-1所示：

220V市电通过变压器B降压成12V的交流电,再经过整流桥整流,7805稳压到5V送往电子切换电路，由于本电路功耗较少，所以选用10W的小型变压器。

                  图3-4-1电源电路
由R8，R9，R6，R7及IC14构成电压比较器，正常情况下，V+<V- IC14输出高电平，继电器的常闭触点和市电相连；当市电断开，V+>V- IC14输出高电平，由T3，T4构成的达林顿管使继电器J开启，将其常开触电将蓄电池和电路相连，实现市电和蓄电池供电的切换，保证电子密码锁的正常工作（视电池容量而定持续时间）。其电路图如下3-4-2所示：
                      图3-4-2停电检测及电子开关切换电路
T1，T2构成的蓄电池自动充电电路，它在电池充满后自动停止充电，其中D1亮为正在充电，D2为工作指示。由R4，R5，T1构成电压检测电路，蓄电池电压低，则T1，T2导通，实现对其充电；充满后，T1，T2截止，停止充电，同时D1熄灭，电路中C4的作用是滤除干扰信号。其电路图如3-4-3所示：
                          图3-4-3  蓄电池自动充电电路
五、总结与体会

以上为实习期间所设计的电子密码锁电路，它经过多次修改和整理，以是一个比较不错的设计，可以满足人们的基本要求，但因为水平有限，此电路中也存在一定的问题，譬如说电路的密码不能遗忘，一旦遗忘，就很难打开，这可以通过增加电路解决，但过于复杂，本次设计未其中；用开关作74LS112的CLK脉冲，不是很稳定，可以调换其它高速开关或计数脉冲；电路密码只有16种可供修改，但由于他人不知道密码的位数，而且还要求在规定的时间内按一定的顺序开锁，所以他人开锁的几率很小；电路中未加显示电路，但可通过其它数字模块实现这一功能。这需要一段时间的进一步改进，如果有好的意见，希望老师给以支持。
通过这三周的学习，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使的理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时实习也段练了我个人的动手能力：能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。能对protel 99、和EWB等仿真软件操作，能达到学以致用。对我们学生来说，理论与实际同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。
在实习中，我感受到了老师对学生的那种悔人不卷的精神，每天的固定时间，老师都来给我们指导，使我们少走弯路，顺利完成实习任务，请允许我向你们致意崇高的敬意，感谢你们，老师！



单片机源程序如下:
  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;        //指令和数据寄存器 “1是数据，” “0是指令”
  9. sbit     rw=P3^1;//读写控制，“1读” “0写”
  10. sbit          e=P3^2; //片选信号
  11. sbit      p=P2^7;
  12. sbit   deng=P3^3;///响音乐的端口
  13. sbit   md=P3^4;///修改密码时的灯


  16. uchar  pwflag;//密码是否正确的标志位
  17. uchar  count;//
  18. uchar  gg=0 ;//只有输入正确的密码才能修改密码
  19. uchar  cs=3 ;//输入密码的错误次数


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


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

  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','!',' '};////开锁

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

  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.                   ' ',' ',' ',' ',' ','_','_','_','_','_','_',' ',' ',' ',' ',' '};///修改密码*/


  42. void yanshi(uint n)///////////////延时函数///////////////////////////////////
  43. {
  44. uint i;
  45.   for(i=0;i<n;i++){};
  46. }

  48. void delay(uint n)///////////////延时函数///////////////////////////////////
  49. {
  50. uint i,j;
  51.   for(i=0;i<1000;i++)
  52.    {for(j=0;j<n;j++){}}
  53.    
  54. }

  56. void busy() ////////////////////判断是否忙////////////////////////////////////////
  57. {data_IO=0xff;
  58. rs=0; //写指令        ////////////////////
  59. rw=1; //表示读状态    // 三个的状态表示 //
  60. e=1;  //下降延//      // 判忙状态       //
  61. while(!p);         ////////////////////
  62. // e=0;
  63. }
  64. void xiezl(uchar shuju) /////////////////////*写指令*/////////////////////////////
  65. {
  66. busy();/*yanshi(6500);*/
  67. data_IO=shuju;
  68. rs=0; //写指令        ////////////////////
  69. rw=0; //表示写状态    // 三个的状态表示 //
  70. e=1;  //下降延//      // 写指令         //
  71. e=0;  /////////       ////////////////////

  73. }

  75. void w_dat(uint n)//////////////////写数据//////////////////////////
  76. {
  77. busy(); /*yanshi(6500) ;*/
  78.   data_IO=n;
  79.    rs=1; //写数据       ////////////////////
  80.    rw=0; //表示写状态    // 三个的状态表示 //
  81.    e=1;  //下降延//      //写数据         //
  82.    e=0;  /////////       ////////////////////
  83.   // return;
  84. }

  86. void xianshi(uchar js[]) //////////////////显示函数///////////////////////////////
  87. {
  88.   uchar h,v;
  89.   xiezl(0x01); //清屏显示
  90.   yanshi(2000) ;
  91.   xiezl(0x80); // DDRAM地址的设置
  92. for(h=0;h<16;h++)
  93.    {w_dat(js[h]);  ///n表示有写几位数据
  94.    yanshi(100) ;
  95.    }
  96.    xiezl(0xc0);//换行
  97. for(v=(16);v<32;v++)
  98.    {w_dat(js[v]);  ///n表示有写几位数据
  99.    yanshi(100) ;
  100.    }
  101. }

  103. void chushihua(void)///////////////////*液晶模块初始化*/
  104. { uchar i;
  105.    rs=0; //写指令
  106.    rw=0; //表示写状态
  107.    e=0;  //使能
  108.    for(i=0;i<3;i++)
  109.    {
  110.     xiezl(0x38);  //功能设置,8位,一行显示,5*7点阵
  111.     yanshi(1000);
  112.    }
  113.     xiezl(0x38); //两行显示
  114.     xiezl(0x0f); //显示开关控制位
  115.     xiezl(0x18); //移位控制,光标和显示一起左移  
  116.     xiezl(0x06); //设置输入模式
  117.     xiezl(0x01); //清屏显示
  118.     xiezl(0x80); // DDRAM地址的设置
  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;   //*密码正确*/
  128.                 else  {        flag = 0;  i=6; } //*密码错误*/
  129.         }
  130.         return(flag);
  131. }

  133. void gb(void)/////////转移光标
  134. {  uchar c;
  135.    xiezl(0xc0);//换行
  136.    yanshi(3000) ;
  137.    for(c=0;c<5;c++)
  138.    {w_dat(' ');///n表示有写几位数据
  139.     yanshi(2000) ;
  140.    }
  141. }
  142. uchar getkey(void)///得到键值
  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)///////////调用各键的函数//////输入密码
  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;// 只有输入6个密码后按确认键才作密码比较
  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;         /*取消键*/
  175.                                break;  // 11101011                 b         

  177.           case 0x77: if(gg==1){ count=0;xianshi(xg); gb();} //修该密码
  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;}//保存密码
  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);//显示函数
  196. gb(); //移光标到第二行第六位
  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. }
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沙发
ID:634141 发表于 2019-12-12 07:35 | 只看该作者
谢谢分享，能再分享一些密码锁的设计吗？想多学习一下274490449@qq.com
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