数字电子密码锁的设计

千里之行，始于足下。第2页/共2页精品文档推荐数字电子密码锁的设计南宁学院

毕业设计任务书

课题名称数字电子密码锁的设计

院系机电学院

专业应用电子技术

班级11应电1班

学号20110103017

姓名罗国权

指导教师（签名）左仁合年月日

学院院长（签名）年月日

摘要

在日常的日子和工作中，随着人们日子水平的提高，以及科学的技术别断进展，人们对安全保险器件的要求越来越高。怎么实现家庭防盗这一咨询题也变的尤其的突出。为满脚人们对锁的使用要求，增加其安全性。而传统的机械锁构造因为简单，安全性有非常大的咨询题，因此用密码代替钥匙的密码锁应运而生。由于电子锁其保密性高，使用灵便性好，安全系数高，功耗低，操作起来方便而广受大众喜欢。

本文的电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对门的电子操纵，同时有各种附加电路

保证电路可以安全工作，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。

名目

摘要II1绪论..(1)

1.1数字密码锁的认识(1)

1.2数字密码锁应用领域(1)

1.3数字密码锁的特点(2)

1.4数字密码锁的将来(2)

1.5密码锁的进展现状(3)

2总体方案设计(4)

2.1设计思路(5)

2.2总体方框图(5)

3设计原理分析(5)

3.1键盘输入、密码修改、密码检测、开锁及执行电路(5)

3.2报警电路(7)

3.3报警次数检测及锁定电路(8)

3.4备用电源电路(9)

4总结与体味(10)

五、致谢(11)

1绪论

1.1数字密码锁的认识

数字密码锁是一种越来越普及的锁具，在近十年内密码锁得到了飞快进展。从普通的半导体构成的密码锁，到数字芯片构成的集成电路，防盗技术水平也随之发掌，达到了一具又一具新的高度，密码锁从简单的密码对照功能到如今的密码延续出错报警，使锁具突破了传统的结构和功能，向综合的安全装置演变。实现了锁具功能的多方面扩展。随着我国经济的别断的发掌，社会咨询题也别断的凸现。夜别闭户的时代对现代的人来讲差不多变得可望别可及了。锁具的作用也就显得日益重要。一具好的锁具别仅能够使现代人更有安全感而且为人们的日子提供了必要的保障。在那个追求效率与便捷的社会电子密码应运而生，电子密码锁实现了人类之前渴望而XXX为力的功能。别可别讲密码讲是一种新的突破。随着社会物质财宝的日益增长，安全防盗已成为社会咨询题。而锁自古以来算是把守门户的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期来研制的主题。

目前国内，大部分人使用的依然传统的机械锁。但是，眼下假冒伪劣的机械锁泛滥成灾，互开率很之高。所谓互开率，是各种锁具的一具技术质量标准，也算是1把钥匙能开几把锁的比率。经国家工商局、国家内贸局、中国消协等部门对锁具市场的调查，发觉个不产品的互开率居然超标26倍。弹子锁质量好坏要紧取决于弹子数量的多少以及弹子的大小，而弹子的多少和大小受一定条件的限制。此外，即使是一把质量过关的机械锁，经过急开锁，甚至能够在别损坏锁的前提下将锁打开，提供了进展的空间.

1.2数字密码锁应用领域

从目前的技术水平和市场认可程度看，除了键盘式电子密码锁使用最为广泛的是数字式电子密码锁，该产品要紧应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。键盘式电子密码在键盘上输入，与打电话已经，因而易于掌握，其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不可能丢失（除了不记得），难以被窃（除非自个儿泄露）。然而密码别能太简单，太简单了就容易被他人在键盘上试探出来，或者也许被旁观者窥测出来，造成保密性别脚。固然，密码又别能太复杂，太复杂了也许自个儿都糊涂了，或者输入密码操作成功率低，造成使用别便。所以，为了发扬优点、克服弱点，数字式密码也在别断进展中，如“任意设定密码”技术使得被授权人能够依照自个儿的需要或喜好设定密码，常用常新；而“自动更改密码”技术使得本次输入的密码将自动更改成下次应输入的密码，更改的规律别为他人所知，因而别怕旁观者窥测；独出心裁“键盘乱序显示”技术使得键盘上的固定键位每次显示出的字符别固定，同时显示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁观者看见操作动作也难以窥测出密码。

在输入密码的过程中，为了限制试探密码的企图，通常输入错误码若干次或若干时刻内输入别正确，即“封锁”键盘，别再同意输入操作。总之，虽然新式电子防盗锁层出别穷，但数字密码防盗锁仍然“老树发新芽”，别仅在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段。

固然，以上所讲的授权技术再高明，都必须由精良的“锁具”担当承载结部件，

实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，反抗住或尽可能延迟破坏行为，让电子防盗锁“软、硬别吃”。普通事情下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件（如伸缩的锁舌或锁栓、锁扣盒锁扣板以及依赖电磁力直截了当闭锁的电磁部件等）的强度（应有脚够的机械强度和刚度，可以承受一定数值、一定方向的静压力和冲击力以及力矩）、锁止型式（能承受某些方式和工具的作用）、配合间隙（防止采纳机械的、电子的办法探入锁具内部而被开启）和布局（将薄弱的、与锁的开启直截了当相关的零部件和电路置于壳体爱护之下，同时别易被识不出来）。

1.3数字密码锁的特点

数字密码锁是一种经过密码输入来操纵电路或是芯片工作，从而操纵机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类非常多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。如今应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，经过编程来实现的。固然由于结构别同，各种密码锁都有别同的优缺点，下面来简单介绍一下：

1.多拨式最简单的密码锁，常见於低安全设定的单车锁，使用多个拨圈。每个圈的中间有凹位。锁的中心的一条轴，上有数个凸出的齿，用来卡住拨圈。当拨圈转到正确的密码组合，锁便能够打开。这种锁是最容易打开的。非常多这类锁全然无需懂密码都能开启。除非它的内部组件造得完美无瑕，否则只要把轴向外拉，其中一具齿便会比其他更为拉紧拨圈。这时轮动被拉紧的拨圈，直至听见小小的卡」声，表示那个齿已进入了正确的凹位。重覆这步骤，非常快便能够把锁打开。

2.单一转盘式用在挂锁或匣万上的密码锁能够是惟独一具转盘。转盘推动背后数个平衡碟片或凸轮。适应上，开启这种锁时先把转盘顺时针转到第一具数字，然后反时针转第二个数字，这样直至最终一具数字。凸轮上通常有凹位，当转入正确的密码后，各位成向来线，锁便能够打开。这种密码锁较为安全，但亦非全无缺点。例如，部分密码挂锁能够拉紧锁头，然后转动转盘直至别能再动，如此便能把密码找出。亦有点转盘密码锁的数字之间有特定关系，使到密码的组合也许性大为落低。便宜的密码挂锁能够用特殊的衬片打开，而无需使用密码。使用在匣万上的密码锁结构较为严密。有经验的锁匠能够一面旋转转盘，一面使用听筒小心倾听锁内凸轮的声音，推断也许的密码。

3.其他设计有点门锁上有一具数字键盘，开启时按序键入一具数字系列。这种锁是使用电子操纵，常见於办工室内。优点是只要告诉职员密码便可，无须复制钥匙。只是，假如有人把密码告诉外人，这锁便形同虚设。所以这类密码锁的密码需要经常更换才能够。

1.4数字密码锁的将来

随着科技的进展以及人们日子水平的大幅度提高,特殊是近几年国内经济的进展以及科学技术的别断进展，防盗的要求也是与日俱增,并且对使用的便捷性也提出了更高的要求,传统的锁防盗效果差不多满脚别了现代社会的防盗需求,还存在着需要随身带着钥匙,假如钥匙别慎丢失被他人利用,就有也许使别良之人乘虚而入等诸多弊端.所以近几年一种新型的电子密码锁应运而生.电子密码锁运用电子电路操纵机械部分,使两者密切结合，从而幸免了因为机械部分被破坏而导致开锁功能失常.大大增加了密码锁得防盗功能。并且因为电子密码锁别需要携带钥匙,弥补了钥匙极易丢失和仿造的缺陷,方便了锁具的使用.目前，电子密码锁在国外已大量使用，技术已趋于成熟。在国内这种锁要紧浮现在保险柜、密码箱、高级宾馆等场所，家居用的较少，究其缘故，别外乎有以下几点：

1.价格缘故。如今一般的家庭买一把普通的机械锁，价格在几十到一两百左右，而电子密码锁的价格普通在300元以上，进口的甚至要几千元。买一把如此的锁关于一些家庭来讲，是非常难同意的。

2．厂商推广的力度别够。电子密码锁属于高科新产品，许多的用户全然别懂有这种锁，更别用讲拿它与传统的机械锁作比较。而普通的商场也不可能经营这种产品，用户即使想买也难以买到。

3．密码锁自身的别便以及人们的适应和意识咨询题。机械锁普及已久，人们差不多适应了用一把钥匙开一把锁，假如换成密码锁，别符合适应。而且，每次开门时都要输入密码，除了需要经历密码外，还要担心密码被人看见带来的烦恼。此外，用户还会担心电子锁的电源断电咨询题，即万一停电或是电池耗尽，会不可能打别开锁而进别了屋。诸这样类的咨询题给用户带来了非常多的别便，再加上大部分人对“互开锁”、“急开锁”现象别了解，对机械锁的安全咨询题没有脚够的重视，使得人们在挑选家用锁的时候更倾向于购买传统的机械锁。

4．国内的技术别够成熟。对一具小康家庭而言，买一把价钞票在一千元以内的国产的电子密码锁，并别是啥难事。然而人们都希翼买一把可靠性、安全性好的锁，假如买回一把电子锁，没用多久就坏了，那还别如买机械锁方便。至于进口的锁，价钞票昂贵，普通用户难以同意。目前在国内，电子锁还未大批量生产，技术别成熟更是是一具要紧的缘故。假如讲市场利用价值最大的莫过于经历数码锁，它更是代表数字密码锁的前沿，也是发挥最大利用价值的新型锁具之一。

1.5密码锁的进展现状

1.一般密码锁

日常日子中，锁具被广泛使用，锁具的进展大致可分为五个时期：（1）古代木质锁；（2）古代机械锁；（3）近代机械锁；（4）一般的电子密码锁，磁片锁，IP卡锁；（5）将来的家用电子锁，遥控电子锁，以及用于特定场合的安全密码锁。目前最常用的锁是由意大利人设计的机械锁，这种锁结构简单，使用起来方便，而且价格优惠，但在使用中暴露了非常多的缺点：机械锁是靠金属制成的，经过钥匙上的别同齿形和锁芯来配合工作，统计中每四千把锁中就会有两把锁的钥匙齿牙相同或者类似，安全性非常低；钥匙一旦丢失，只要捡到钥匙就能够把门打开；机械锁的材料多为黄铜，质地非常软，容易损坏。

密码锁采纳了密码来代替钥匙，省去了佩戴钥匙的麻烦，从全然上解决了一般门锁保密性差的缺点，例如使用六位密码，则密码组合可有10^5次方。密码锁依照设计和制作原理差异，分为机械密码锁，电磁/卡片式密码锁，指纹密码锁，电子密码锁等类型。

2.机械密码锁

该型锁将解锁密码以机械装定的形似储存在装置的鉴不机构上，在装置的外围设立密码操作键。密码输入，产生相应的鉴不，即正确的密码输入，鉴不机构产生开锁动作；错误的密码输入，鉴不机构的部件就会发生错位或者别作出响应。机械密码采纳的机械加工制作，皮实，耐用电磁干扰，外界的异常信号非常难启动鉴不机构。但机械密码锁通畅包括了多个复杂的机、电功能组件，装置弱小型化需借助先进的制作技术与装配工艺，创造周期长、成本高，几点接口及测试也有一定的难度。

3.电磁/卡片式密码锁

该型锁类似于机械锁，利用光电耦合或电磁感应的原理，将密钥信息预先置

于卡片内，加工好的卡片充当钥匙，开锁时将卡片插入锁内或近距离感应就能将锁打开。

该锁的优点是：成本较低，授权用户一人一卡，可联微机，有开门记录。缺点是：卡片设备有磨损，寿命较短；卡片容易复制，别易双向操纵；磁卡内存储的信息容易易因外界磁场干扰而错乱，以致卡片（钥匙）无效。

4.指纹密码锁

该类锁经过检验人员生物特征如指纹等方式来识不开锁。治理员利用采样操纵软件，经过指纹采集仪采集、保存指纹；识不软件以来指纹库识不开锁者的身份，经过外围设备、打印和储存。指纹具有唯一性和终身别变性的特点，向来被当做身份鉴定的可靠手段，从是否允许非法开启角度来讲，安全性极好；但从使用是否方便的角度看，对安装环境和使用者的要求非常高，安装位置与使用者身高之间必须满脚一定的关系；同一具人，在指纹划伤，双眼红肿充血，或任何被用于开锁的识不部位有损伤的事情下，也许产生错误识不而无法开锁。

5.电子密码锁

到了80年代，在XXX产生了最早的电子密码锁。随着XXX经济复苏，电子行业的快速进展，一些利用简单的门电路设计的密码锁浮现了。这类电路安全性差，容易破解。到了90年代，美国、意大利、德国、XXX、XXX、韩国以及我国的XXX、XXX等地的微电子技术的进步和通信技术的进展为密码锁提供了技术上的基础，从而推动密码锁走向实际应用的时期。

我国于XXX开始对密码锁举行初步的探究。到目前为止，在此领域、虽已有较大的进展，采纳各种电路举行设计的比较多，技术也相当先进，然而，我们必须正视的一具事实是，出口产品中高档产品只占%15~%20，而我国高档产品在发达国家也只能就是中档产品，价格是一般现象。此外，我国目前的出口产品，与国外产品相比，不管是品牌知名度依然产品售价，我国产品有着很大的差距。

电子技术进展至今已达到相当高的水平，电子密码锁技术已很成熟。家庭、宾馆已开始使用电子门，贵重物品、机密文件的保管也用到了电子密码锁，电子密码锁操纵器在现场与传感器及执行机构相连，举行状态监视和完成操纵功能。小型便携的新型装备，可广泛应用在各个场合其结构简单、造价低廉、安全性好。通常电子密码锁系统由电路部分和机械执行部分组成。电路部分有利用密码锁ASIC（专用集成电路）芯片操纵、利用单片机操纵以及逻辑门电路构成等多种方式。在现有的电子密码锁中，都是是用户由键盘经过接口电路将意图解锁码输入到操纵器（要紧由CPLD组成）中，操纵器将输入的密码与电子锁内预置的开锁密码举行比较、鉴不，当确认彻底一致时，送出一具信号给功率放大器，然后由继电器带动机械执行部件开锁。输入的密码将被与电子锁内预置的开锁密码举行比较。

2总体方案设计

设计本课题时构思了两种方案：一种是用以AT89C2051为核心的单片机操纵方案；另

一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路操纵方案。思考到单片机方案原理复杂，而且调试较为繁琐，因此本文采纳后一种方案。

2.1设计思路

共设了9个用户输入键，其中惟独4个是有效的密码按键，其它的基本上干扰按键，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；假如用户输入密码的时刻超过40秒（普通事情下，用户不可能超过40秒，若用户觉得别便，还能够修改）电路将报警80秒，若电路延续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。

2.2总体方框图

3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，使用户免遭烦恼。

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、键盘输入次数锁定电路。

3.1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1所示：

图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，用户能够经过开关输入密码，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，能够拨动开关S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可实现密码的修改，由于输入的密码要通过S1~S4的挑选，也就实现了密码的校验。本电路有16组的密码可供修改。

1458RD

图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，当用户按下第一具正确的密码后，CLK端浮现了一具负的下落沿，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足，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足输入一高电平，则3足输出高电平，使T10导通，T11导通，电磁阀开启，实现开门，并且T10集电极上接的D5（绿群发光二极管）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。

3.2报警电路

报警电路实现的功能是：当输入密码的时刻超过40秒（普通事情下用户输入不可能超过），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。如图3所示

图3报警电路

有人走近门时，触摸了TP端(TP端固定在键盘上，其灵敏度很高，保证电路可靠的触发)，由于人体自身带的电，使IC10的2足浮现低电平，使IC10的状