电子密码锁电路方案设计书(嵌入式系统方案设计书).docVIP

电子密码锁电路设计（嵌入式系统设计） 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，电子锁由于其必威体育官网网址性高，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三种方案：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；还有一种采用74LS160十进制计数器、利用74LS148 8线—3线编码器进行编码的多位十进制可报警多功能密码锁。 二、总体方案设计 1、设计方案 方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图1－1所示。 图2-1－1 数字密码锁电路方案 采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，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。 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、键盘输入次数锁定电路。 方案二：采用一种是用以AT89S51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理如图1－2所示。 图2-1－2单片机控制方案 方案三：采用74LS160十进制计数器、利用74LS148 8线—3线编码器进行编码的多位十进制可报警多功能密码锁。电子锁主要由输入元件、电路(包括电源)和锁体三部分组成，后者包括电磁线圈、锁拴、弹簧和锁框等。当电磁线圈中有一定的电流通过时，磁力吸动锁栓，锁便打开。否则．锁栓进入锁框，即处在锁住状态。为了便于试验，我们可用发光二极管代表电磁线圈，当发光二极管为亮状态时，代表电子锁被打开，暗状态代表锁着。 2、方案的选择 由上面三种方案进行比较可知，方案三更加准确全面，功能稳定齐全，符合要求。方案三系统的设计可使电子锁具有可编程功能。由图可知，每来1个输入时钟，编码电路的相应状态向前前进一步。在操作过程中，按照规定的密码顺序按动编码按键，编码电路的输出就会跟随这个代码的信息。正确输入编码按键的数字，通过控制电路供给编码电路时钟，一直按规定编码顺序操作完，则驱动开锁电路把锁打开。在操作过程中，没有按照规定代码顺序按下数字键或按动了其他键，则控制电路使防盗报警电路产生报警。按动门铃及清零按钮可使500Hz振荡电路工作，门铃发出响声，同时该按钮还使编码电路清零并解除防盗报警。 3、所选方案的设计框图 该设计主要分输入电路，存储电路，信号处理电路，输出电路四大部分，首先从输入电路送出的编码信号到比较器与存储器的存储密码进行比较，两者一致则将锁打开，反之则驱动报警电路报警，存储器中的密码可以通过写允许端修改密码。 三、各部分单元电路设计 1、输入装置和编码电路 输入装置包含0~9十个数字键、清零键、确认键、门铃键和密码读写开关，其中数字键和清零、确认键按钮装在门的外侧，读写开关装在门的内侧，也就是说只有门打开之后才能对密码进行修改。用两片8线—3线编码器74LS148，组成一个16线—4线编码器，芯片上I0~I9对应键盘上0~9个数字，编码器输出Z3、Z2、Z1、Z0四位二进制数，其中以两片74LS148上的Yex（为图4-1-1中GSN），通过与非门相连的输出作为CP脉冲信号，因为在无输入的情况下两个Yex均为1，输出CP为0，当有输入时有且仅有一个Yex为0，则输出CP为1，这样就构成了CP单脉冲。 图4-1-1输入装置和编码电路 2、密码存储电路 使用两片4*4的寄存器阵74LS670，构成8＊4寄存器阵用来存储密码。接法如图，D0~D3分别接编码器输出Z0~Z3。当Ew=0（图中Gw），当Qc、QB、QA从000~011时第一片74LS670工作依次写入D0~D3输入的前4个四位二进制数，当Qc、QB、QA从100~111时第二片74LS670工作依次写入D0~D3输入的后4个四位二进制数；当Er=0（GR）时，当Qc、QB、QA从000~011时依次读出第一个芯片的Q0~Q3四位二进制数，当Qc、QB、QA 从100~111时依次读出第二个芯片的Q0~Q3，其中Qc、QB、QA状态序列000~111的产生可依靠一片74LS160接成的