【吴】山笑磊毕业论文

目录摘要........................................................................................1关键词........................................................................................1引言............................................................................................11背景介绍及选题意义.............................................................11.1选题的背景.......................................................................11.2课题研究的目的及意义......................................................22总体设计方案.........................................................................22.1设计思路..........................................................................22.2设计总体框图....................................................................33元件及设计工具介绍.............................................................43.1所用元件介绍....................................................................43.2设计工具介绍....................................................................74密码锁系统具体设计.............................................................74.1密码输入校验和设定电路设计.............................................74.2开锁电路设计....................................................................94.3报警电路设计..................................................................104.4报警次数统计和锁定电路设计...........................................124.5变压稳流电路设计............................................................134.6后备电源充电电路设计....................................................144.7停电检测和电源切换电路设计...........................................155总结......................................................................................16参考文献..................................................................................17DesignofPracticalElectronicCodeLock.................................17Abstract....................................................................................17KeyWords................................................................................17附录1...................................................................................18附录2...................................................................................20致谢......................................................................................231实用电子密码锁设计学生姓名：山笑磊学号：200705080031物理与电子工程系电子信息工程专业指导教师：徐坤职称：讲师摘要：本文利用数字电路和模拟电路相结合的方法来实现对电子密码锁的控制，突出了该密码锁易于维护和低成本的原则。由于是基于数字电路和模拟电路进行的设计，没有非线性信号的输入，使得电路的稳定性得到了很大的提高，抗干扰能力也有所提升。其中密码输入电路融入了新的设计思路，摒弃了传统键盘，采用了微动开关，更好的保护了密码。文章通过对控制电路和电源电路设计的阐述，带来一种新的密码锁设计思路。关键词：电子密码锁;非线性信号;抗干扰;微动开关引言随着科技的发展以及人们生活水平的大幅度提高，特别是近几年国内经济的发展以及科学技术的不断发展，防盗的要求也是与日俱增，同时对使用的便捷性也提出了更高的要求，传统的锁防盗效果已经满足不了现代社会的防盗需求，而且需要随身带着钥匙，如果钥匙不慎丢失被他人利用，就有可能使不良之人乘虚而入等诸多弊端。由于普通机械锁具存在互开率较高和其结构易于被不法分子掌握，所以，有必要在机械锁具基础上增加一款电子装置——电子密码锁，来提高锁具的安全性。因此近几年一种新型的电子密码锁应运而生。电子密码锁以其安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点受到越来越多人的欢迎。电子密码锁运用电子电路控制机械部分，使两者紧密结合，从而避免了因为机械部分被破坏而导致开锁功能失常，大大增加了密码锁的防盗功能。同时因为电子密码锁不需要携带钥匙，弥补了钥匙极易丢失和仿造的缺陷，方便了锁具的使用。1背景介绍及选题意义1.1选题的背景密码锁是实际应用极为广泛的一种数字电路，它的主要功能是用来对某些操作进行加密保护，目的是避免无权人员使用某些设施或者进行越权操作，例如银行自动柜员机、自动售货机、门卡系统或者保险柜中都含有这种密码锁。在电子技术飞2速发展的今天，具有防盗报警等功能的电子密码锁代替弹子锁和密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。电子密码锁具有机械锁无可比拟的优越性，它不但可以完成锁本身的功能,还可以兼有多种功能，如记忆、识别、报警等，电子密码锁以其安全性高、易操作等优点受到越来越多人的欢迎。1.2课题研究的目的及意义电子密码锁在80年代至90年代均属于高科技产品，但是随着科技的发展，逐渐走入了民用市场。但是目前的电子密码锁大部分采用的是有单片机构成的较为复杂的编程的设计方案。电子密码锁的成本居高不下和维护的困难。而在本设计中，采用了纯电路的设计，没有任何存储元件和记忆电路，很好的降低了成本。同时，单片机式的密码锁稳定性和断电保护机制都存在或多或少的漏洞，在设计过程中，这个问题也得到了很好的解决。首先，整个电路是基于数字电路和模拟电路的，没有非线性的信号输入，使得电路的稳定性得到了很大的提高，抗干扰能力也有所提升。其次，在本设计中，采用了UPS稳压电源的设计，即使在突然断电的情况下，密码锁能持续稳定的工作。2总体设计方案2.1设计思路本设计的主题思路是以低成本来实现民用密码锁的实现，因此，在整个设计中所涉及的部分都采用了廉价及常见的芯片来实现，突出了高性价比的特点。而且使用常见的数字芯片，也是有很大的优势的，在日后的维护中各个芯片可以很轻松地更换。传统的密码锁键盘采用的是完整的键盘输入，这是有一定得好处的，方便了用户的使用，带来了友好的人机接触。同时，也带来了很不好的一方面，那就是密码的泄露。当用户输入密码的时候，第三方很容易偷窥到密码的输入，导致了密码流失。因此，在设计过程中，摒弃了这样的键盘电路，采用了脉冲按键式密码输入方式。在这里主要阐述一种思想，所以设计的是三位密码的密码电路，因此，按键部分也就是有三个密码输入按键和开始、复位按键，每个按键的按下次数就是对应的每一位的密码。为了加大密码的难度，可以多设计几个密码按键，来提高对密码难度和复杂性的要求，这些在看完整个电路后是很容易实现的，也就是依葫芦画瓢。当需要输入密码时，先按下“开始”键，然后依次输入密码。输入密码的时间可以自行修改电路元件进行设定，初始设置为30秒的密码输入时间。通常在知道密3码的时候，30秒的时间足可以输入密码进入。当然密码的输入时间电路可以调整的。用户输入密码的时间超过30秒时，密码锁中的报警电路进行180秒的报警。当用户输入三次错误密码，进行了三次报警后，那么键盘输入部分将会被锁定10分钟。2.2设计总体框图电子密码锁分为两部分设计，分别是控制电路和电源电路。控制电路是这个设计的核心部分。控制电路的设计包括了密码输入校验和设定电路、开锁电路、报警电路、报警次数统计和锁定电路。密码锁的控制全部依赖于这一电路的设计。在电路的设计中，也体现了整个锁体的设计要求，即报警时间的设计、密码输入时间的设计、键盘锁定时间的设计等等。具体的设计框图如图1控制电路总体设计框图所示。电源电路是电子锁的全部供电部分，它的设计也是很有针对性的。首先，要考虑到经济实用的原则，所以电路的选择也是常见的芯片来组成的。交流电源供电方面，使用小型变压器作为变压工具，并将其整流。其次，设计时考虑的最为重要的问题是停电的问题。在生活中，停电是在所难免的，这是要必须正视的问题，否则设计就偏离了民用和实用的目的。所以在设计时，侧重了对后备电源的设计方案。在后备电源的设计时，考察市场后，将后备电源定为蓄电池。蓄电池在生活中是很常见的，并且很容易得到，使用的周期也是比较长的，易于更换等等。而两种电流的切换采用了切换电路实现无缝切换。设计的总体框图如图2电源部分电路总体框图所示。图1控制电路总体设计框图4图2电源部分电路总体框图3元件及设计工具介绍3.1所用元件介绍3.1.1555定时器555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的集成电路，因输入端设计有三个5千欧姆的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容[4]。图3555定时器内部结构R5KR5KR5KC1C2G1G2G3RdVi1(TH)Vi2(TR)VCCTVcoR1VoVo'DisQQSR..5图3为555时基电路的电路结构，由图可知555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。它的各个引脚功能如下：1脚：GND外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：VCC外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5～