數(shù)字電子密碼鎖的設計

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦數(shù)字電子密碼鎖的設計南寧學院

畢業(yè)設計任務書

課題名稱數(shù)字電子密碼鎖的設計

院系機電學院

專業(yè)應用電子技術

班級11應電1班

學號20110103017

姓名羅國權

指導教師（簽名）左仁合年月日

學院院長（簽名）年月日

摘要

在日常的日子和工作中，隨著人們?nèi)兆铀降奶岣?，以及科學的技術別斷進展，人們對安全保險器件的要求越來越高。怎么實現(xiàn)家庭防盜這一咨詢題也變的尤其的突出。為滿腳人們對鎖的使用要求，增加其安全性。而傳統(tǒng)的機械鎖構造因為簡單，安全性有非常大的咨詢題，因此用密碼代替鑰匙的密碼鎖應運而生。由于電子鎖其保密性高，使用靈便性好，安全系數(shù)高，功耗低，操作起來方便而廣受大眾喜歡。

本文的電子密碼鎖利用數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)對門的電子操縱，同時有各種附加電路

保證電路可以安全工作，有極高的安全系數(shù)。

關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。

名目

摘要II1緒論..(1)

1.1數(shù)字密碼鎖的認識(1)

1.2數(shù)字密碼鎖應用領域(1)

1.3數(shù)字密碼鎖的特點(2)

1.4數(shù)字密碼鎖的將來(2)

1.5密碼鎖的進展現(xiàn)狀(3)

2總體方案設計(4)

2.1設計思路(5)

2.2總體方框圖(5)

3設計原理分析(5)

3.1鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執(zhí)行電路(5)

3.2報警電路(7)

3.3報警次數(shù)檢測及鎖定電路(8)

3.4備用電源電路(9)

4總結與體味(10)

五、致謝(11)

1緒論

1.1數(shù)字密碼鎖的認識

數(shù)字密碼鎖是一種越來越普及的鎖具，在近十年內(nèi)密碼鎖得到了飛快進展。從普通的半導體構成的密碼鎖，到數(shù)字芯片構成的集成電路，防盜技術水平也隨之發(fā)掌，達到了一具又一具新的高度，密碼鎖從簡單的密碼對照功能到如今的密碼延續(xù)出錯報警，使鎖具突破了傳統(tǒng)的結構和功能，向綜合的安全裝置演變。實現(xiàn)了鎖具功能的多方面擴展。隨著我國經(jīng)濟的別斷的發(fā)掌，社會咨詢題也別斷的凸現(xiàn)。夜別閉戶的時代對現(xiàn)代的人來講差不多變得可望別可及了。鎖具的作用也就顯得日益重要。一具好的鎖具別僅能夠使現(xiàn)代人更有安全感而且為人們的日子提供了必要的保障。在那個追求效率與便捷的社會電子密碼應運而生，電子密碼鎖實現(xiàn)了人類之前渴望而XXX為力的功能。別可別講密碼講是一種新的突破。隨著社會物質財寶的日益增長，安全防盜已成為社會咨詢題。而鎖自古以來算是把守門戶的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠地防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期來研制的主題。

目前國內(nèi)，大部分人使用的依然傳統(tǒng)的機械鎖。但是，眼下假冒偽劣的機械鎖泛濫成災，互開率很之高。所謂互開率，是各種鎖具的一具技術質量標準，也算是1把鑰匙能開幾把鎖的比率。經(jīng)國家工商局、國家內(nèi)貿(mào)局、中國消協(xié)等部門對鎖具市場的調(diào)查，發(fā)覺個不產(chǎn)品的互開率居然超標26倍。彈子鎖質量好壞要緊取決于彈子數(shù)量的多少以及彈子的大小，而彈子的多少和大小受一定條件的限制。此外，即使是一把質量過關的機械鎖，經(jīng)過急開鎖，甚至能夠在別損壞鎖的前提下將鎖打開，提供了進展的空間.

1.2數(shù)字密碼鎖應用領域

從目前的技術水平和市場認可程度看，除了鍵盤式電子密碼鎖使用最為廣泛的是數(shù)字式電子密碼鎖，該產(chǎn)品要緊應用于保險箱、保險柜和金庫，還有一部分應用于保管箱和運鈔車。鍵盤式電子密碼在鍵盤上輸入，與打電話已經(jīng)，因而易于掌握，其突出優(yōu)點是“密碼”是記在被授權人腦子里的數(shù)字和字符，既準確又可靠，不可能丟失（除了不記得），難以被竊（除非自個兒泄露）。然而密碼別能太簡單，太簡單了就容易被他人在鍵盤上試探出來，或者也許被旁觀者窺測出來，造成保密性別腳。固然，密碼又別能太復雜，太復雜了也許自個兒都糊涂了，或者輸入密碼操作成功率低，造成使用別便。所以，為了發(fā)揚優(yōu)點、克服弱點，數(shù)字式密碼也在別斷進展中，如“任意設定密碼”技術使得被授權人能夠依照自個兒的需要或喜好設定密碼，常用常新；而“自動更改密碼”技術使得本次輸入的密碼將自動更改成下次應輸入的密碼，更改的規(guī)律別為他人所知，因而別怕旁觀者窺測；獨出心裁“鍵盤亂序顯示”技術使得鍵盤上的固定鍵位每次顯示出的字符別固定，同時顯示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁觀者看見操作動作也難以窺測出密碼。

在輸入密碼的過程中，為了限制試探密碼的企圖，通常輸入錯誤碼若干次或若干時刻內(nèi)輸入別正確，即“封鎖”鍵盤，別再同意輸入操作?？傊?，雖然新式電子防盜鎖層出別窮，但數(shù)字密碼防盜鎖仍然“老樹發(fā)新芽”，別僅在市場上居于主流地位，而且，還經(jīng)常作為其他類型電子防盜鎖的輔助輸入手段。

固然，以上所講的授權技術再高明，都必須由精良的“鎖具”擔當承載結部件，

實現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔實體防護作用，反抗住或盡可能延遲破壞行為，讓電子防盜鎖“軟、硬別吃”。普通事情下，鎖具防盜的關鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件（如伸縮的鎖舌或鎖栓、鎖扣盒鎖扣板以及依賴電磁力直截了當閉鎖的電磁部件等）的強度（應有腳夠的機械強度和剛度，可以承受一定數(shù)值、一定方向的靜壓力和沖擊力以及力矩）、鎖止型式（能承受某些方式和工具的作用）、配合間隙（防止采納機械的、電子的辦法探入鎖具內(nèi)部而被開啟）和布局（將薄弱的、與鎖的開啟直截了當相關的零部件和電路置于殼體愛護之下，同時別易被識不出來）。

1.3數(shù)字密碼鎖的特點

數(shù)字密碼鎖是一種經(jīng)過密碼輸入來操縱電路或是芯片工作，從而操縱機械開關的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。它的種類非常多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品。如今應用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，經(jīng)過編程來實現(xiàn)的。固然由于結構別同，各種密碼鎖都有別同的優(yōu)缺點，下面來簡單介紹一下：

1.多撥式最簡單的密碼鎖，常見於低安全設定的單車鎖，使用多個撥圈。每個圈的中間有凹位。鎖的中心的一條軸，上有數(shù)個凸出的齒，用來卡住撥圈。當撥圈轉到正確的密碼組合，鎖便能夠打開。這種鎖是最容易打開的。非常多這類鎖全然無需懂密碼都能開啟。除非它的內(nèi)部組件造得完美無瑕，否則只要把軸向外拉，其中一具齒便會比其他更為拉緊撥圈。這時輪動被拉緊的撥圈，直至聽見小小的卡」聲，表示那個齒已進入了正確的凹位。重覆這步驟，非常快便能夠把鎖打開。

2.單一轉盤式用在掛鎖或匣萬上的密碼鎖能夠是惟獨一具轉盤。轉盤推動背后數(shù)個平衡碟片或凸輪。適應上，開啟這種鎖時先把轉盤順時針轉到第一具數(shù)字，然后反時針轉第二個數(shù)字，這樣直至最終一具數(shù)字。凸輪上通常有凹位，當轉入正確的密碼后，各位成向來線，鎖便能夠打開。這種密碼鎖較為安全，但亦非全無缺點。例如，部分密碼掛鎖能夠拉緊鎖頭，然后轉動轉盤直至別能再動，如此便能把密碼找出。亦有點轉盤密碼鎖的數(shù)字之間有特定關系，使到密碼的組合也許性大為落低。便宜的密碼掛鎖能夠用特殊的襯片打開，而無需使用密碼。使用在匣萬上的密碼鎖結構較為嚴密。有經(jīng)驗的鎖匠能夠一面旋轉轉盤，一面使用聽筒小心傾聽鎖內(nèi)凸輪的聲音，推斷也許的密碼。

3.其他設計有點門鎖上有一具數(shù)字鍵盤，開啟時按序鍵入一具數(shù)字系列。這種鎖是使用電子操縱，常見於辦工室內(nèi)。優(yōu)點是只要告訴職員密碼便可，無須復制鑰匙。只是，假如有人把密碼告訴外人，這鎖便形同虛設。所以這類密碼鎖的密碼需要經(jīng)常更換才能夠。

1.4數(shù)字密碼鎖的將來

隨著科技的進展以及人們?nèi)兆铀降拇蠓忍岣?特殊是近幾年國內(nèi)經(jīng)濟的進展以及科學技術的別斷進展，防盜的要求也是與日俱增,并且對使用的便捷性也提出了更高的要求,傳統(tǒng)的鎖防盜效果差不多滿腳別了現(xiàn)代社會的防盜需求,還存在著需要隨身帶著鑰匙,假如鑰匙別慎丟失被他人利用,就有也許使別良之人乘虛而入等諸多弊端.所以近幾年一種新型的電子密碼鎖應運而生.電子密碼鎖運用電子電路操縱機械部分,使兩者密切結合，從而幸免了因為機械部分被破壞而導致開鎖功能失常.大大增加了密碼鎖得防盜功能。并且因為電子密碼鎖別需要攜帶鑰匙,彌補了鑰匙極易丟失和仿造的缺陷,方便了鎖具的使用.目前，電子密碼鎖在國外已大量使用，技術已趨于成熟。在國內(nèi)這種鎖要緊浮現(xiàn)在保險柜、密碼箱、高級賓館等場所，家居用的較少，究其緣故，別外乎有以下幾點：

1.價格緣故。如今一般的家庭買一把普通的機械鎖，價格在幾十到一兩百左右，而電子密碼鎖的價格普通在300元以上，進口的甚至要幾千元。買一把如此的鎖關于一些家庭來講，是非常難同意的。

2．廠商推廣的力度別夠。電子密碼鎖屬于高科新產(chǎn)品，許多的用戶全然別懂有這種鎖，更別用講拿它與傳統(tǒng)的機械鎖作比較。而普通的商場也不可能經(jīng)營這種產(chǎn)品，用戶即使想買也難以買到。

3．密碼鎖自身的別便以及人們的適應和意識咨詢題。機械鎖普及已久，人們差不多適應了用一把鑰匙開一把鎖，假如換成密碼鎖，別符合適應。而且，每次開門時都要輸入密碼，除了需要經(jīng)歷密碼外，還要擔心密碼被人看見帶來的煩惱。此外，用戶還會擔心電子鎖的電源斷電咨詢題，即萬一停電或是電池耗盡，會不可能打別開鎖而進別了屋。諸這樣類的咨詢題給用戶帶來了非常多的別便，再加上大部分人對“互開鎖”、“急開鎖”現(xiàn)象別了解，對機械鎖的安全咨詢題沒有腳夠的重視，使得人們在挑選家用鎖的時候更傾向于購買傳統(tǒng)的機械鎖。

4．國內(nèi)的技術別夠成熟。對一具小康家庭而言，買一把價鈔票在一千元以內(nèi)的國產(chǎn)的電子密碼鎖，并別是啥難事。然而人們都希翼買一把可靠性、安全性好的鎖，假如買回一把電子鎖，沒用多久就壞了，那還別如買機械鎖方便。至于進口的鎖，價鈔票昂貴，普通用戶難以同意。目前在國內(nèi)，電子鎖還未大批量生產(chǎn)，技術別成熟更是是一具要緊的緣故。假如講市場利用價值最大的莫過于經(jīng)歷數(shù)碼鎖，它更是代表數(shù)字密碼鎖的前沿，也是發(fā)揮最大利用價值的新型鎖具之一。

1.5密碼鎖的進展現(xiàn)狀

1.一般密碼鎖

日常日子中，鎖具被廣泛使用，鎖具的進展大致可分為五個時期：（1）古代木質鎖；（2）古代機械鎖；（3）近代機械鎖；（4）一般的電子密碼鎖，磁片鎖，IP卡鎖；（5）將來的家用電子鎖，遙控電子鎖，以及用于特定場合的安全密碼鎖。目前最常用的鎖是由意大利人設計的機械鎖，這種鎖結構簡單，使用起來方便，而且價格優(yōu)惠，但在使用中暴露了非常多的缺點：機械鎖是靠金屬制成的，經(jīng)過鑰匙上的別同齒形和鎖芯來配合工作，統(tǒng)計中每四千把鎖中就會有兩把鎖的鑰匙齒牙相同或者類似，安全性非常低；鑰匙一旦丟失，只要撿到鑰匙就能夠把門打開；機械鎖的材料多為黃銅，質地非常軟，容易損壞。

密碼鎖采納了密碼來代替鑰匙，省去了佩戴鑰匙的麻煩，從全然上解決了一般門鎖保密性差的缺點，例如使用六位密碼，則密碼組合可有10^5次方。密碼鎖依照設計和制作原理差異，分為機械密碼鎖，電磁/卡片式密碼鎖，指紋密碼鎖，電子密碼鎖等類型。

2.機械密碼鎖

該型鎖將解鎖密碼以機械裝定的形似儲存在裝置的鑒不機構上，在裝置的外圍設立密碼操作鍵。密碼輸入，產(chǎn)生相應的鑒不，即正確的密碼輸入，鑒不機構產(chǎn)生開鎖動作；錯誤的密碼輸入，鑒不機構的部件就會發(fā)生錯位或者別作出響應。機械密碼采納的機械加工制作，皮實，耐用電磁干擾，外界的異常信號非常難啟動鑒不機構。但機械密碼鎖通暢包括了多個復雜的機、電功能組件，裝置弱小型化需借助先進的制作技術與裝配工藝，創(chuàng)造周期長、成本高，幾點接口及測試也有一定的難度。

3.電磁/卡片式密碼鎖

該型鎖類似于機械鎖，利用光電耦合或電磁感應的原理，將密鑰信息預先置

于卡片內(nèi)，加工好的卡片充當鑰匙，開鎖時將卡片插入鎖內(nèi)或近距離感應就能將鎖打開。

該鎖的優(yōu)點是：成本較低，授權用戶一人一卡，可聯(lián)微機，有開門記錄。缺點是：卡片設備有磨損，壽命較短；卡片容易復制，別易雙向操縱；磁卡內(nèi)存儲的信息容易易因外界磁場干擾而錯亂，以致卡片（鑰匙）無效。

4.指紋密碼鎖

該類鎖經(jīng)過檢驗人員生物特征如指紋等方式來識不開鎖。治理員利用采樣操縱軟件，經(jīng)過指紋采集儀采集、保存指紋；識不軟件以來指紋庫識不開鎖者的身份，經(jīng)過外圍設備、打印和儲存。指紋具有唯一性和終身別變性的特點，向來被當做身份鑒定的可靠手段，從是否允許非法開啟角度來講，安全性極好；但從使用是否方便的角度看，對安裝環(huán)境和使用者的要求非常高，安裝位置與使用者身高之間必須滿腳一定的關系；同一具人，在指紋劃傷，雙眼紅腫充血，或任何被用于開鎖的識不部位有損傷的事情下，也許產(chǎn)生錯誤識不而無法開鎖。

5.電子密碼鎖

到了80年代，在XXX產(chǎn)生了最早的電子密碼鎖。隨著XXX經(jīng)濟復蘇，電子行業(yè)的快速進展，一些利用簡單的門電路設計的密碼鎖浮現(xiàn)了。這類電路安全性差，容易破解。到了90年代，美國、意大利、德國、XXX、XXX、韓國以及我國的XXX、XXX等地的微電子技術的進步和通信技術的進展為密碼鎖提供了技術上的基礎，從而推動密碼鎖走向實際應用的時期。

我國于XXX開始對密碼鎖舉行初步的探究。到目前為止，在此領域、雖已有較大的進展，采納各種電路舉行設計的比較多，技術也相當先進，然而，我們必須正視的一具事實是，出口產(chǎn)品中高檔產(chǎn)品只占%15~%20，而我國高檔產(chǎn)品在發(fā)達國家也只能就是中檔產(chǎn)品，價格是一般現(xiàn)象。此外，我國目前的出口產(chǎn)品，與國外產(chǎn)品相比，不管是品牌知名度依然產(chǎn)品售價，我國產(chǎn)品有著很大的差距。

電子技術進展至今已達到相當高的水平，電子密碼鎖技術已很成熟。家庭、賓館已開始使用電子門，貴重物品、機密文件的保管也用到了電子密碼鎖，電子密碼鎖操縱器在現(xiàn)場與傳感器及執(zhí)行機構相連，舉行狀態(tài)監(jiān)視和完成操縱功能。小型便攜的新型裝備，可廣泛應用在各個場合其結構簡單、造價低廉、安全性好。通常電子密碼鎖系統(tǒng)由電路部分和機械執(zhí)行部分組成。電路部分有利用密碼鎖ASIC（專用集成電路）芯片操縱、利用單片機操縱以及邏輯門電路構成等多種方式。在現(xiàn)有的電子密碼鎖中，都是是用戶由鍵盤經(jīng)過接口電路將意圖解鎖碼輸入到操縱器（要緊由CPLD組成）中，操縱器將輸入的密碼與電子鎖內(nèi)預置的開鎖密碼舉行比較、鑒不，當確認徹底一致時，送出一具信號給功率放大器，然后由繼電器帶動機械執(zhí)行部件開鎖。輸入的密碼將被與電子鎖內(nèi)預置的開鎖密碼舉行比較。

2總體方案設計

設計本課題時構思了兩種方案：一種是用以AT89C2051為核心的單片機操縱方案；另

一種是用以74LS112雙JK觸發(fā)器構成的數(shù)字邏輯電路操縱方案。思考到單片機方案原理復雜，而且調(diào)試較為繁瑣，因此本文采納后一種方案。

2.1設計思路

共設了9個用戶輸入鍵，其中惟獨4個是有效的密碼按鍵，其它的基本上干擾按鍵，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；假如用戶輸入密碼的時刻超過40秒（普通事情下，用戶不可能超過40秒，若用戶覺得別便，還能夠修改）電路將報警80秒，若電路延續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤5分鐘，防止他人的非法操作。

2.2總體方框圖

3設計原理分析

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，使用戶免遭煩惱。

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、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。

3.1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1所示：

圖1鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖、執(zhí)行電路

開關K1~K9是用戶的輸入密碼的鍵盤，用戶能夠經(jīng)過開關輸入密碼，開關兩端的電容是為了提高開關速度，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S1~S4組成（如圖2所示）,它是利用開關切換的原理實現(xiàn)密碼的修改。例如要設定密碼為1458，能夠撥動開關S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可實現(xiàn)密碼的修改，由于輸入的密碼要通過S1~S4的挑選，也就實現(xiàn)了密碼的校驗。本電路有16組的密碼可供修改。

1458RD

圖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)，當用戶按下第一具正確的密碼后，CLK端浮現(xiàn)了一具負的下落沿，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足，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組成的達林頓管構成。若IC13的2足輸入一高電平，則3足輸出高電平，使T10導通，T11導通，電磁閥開啟，實現(xiàn)開門，并且T10集電極上接的D5（綠群發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開門，20秒后，555電路狀態(tài)翻轉，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。

3.2報警電路

報警電路實現(xiàn)的功能是：當輸入密碼的時刻超過40秒（普通事情下用戶輸入不可能超過），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。如圖3所示

圖3報警電路

有人走近門時，觸摸了TP端(TP端固定在鍵盤上，其靈敏度很高，保證電路可靠的觸發(fā))，由于人體自身帶的電，使IC10的2足浮現(xiàn)低電平，使IC10的狀