【摘要】論文提出了一種電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方案。針對(duì)現(xiàn)有密碼鎖只有單重密碼的不足，本文使用用戶名和密碼雙重保障用戶的安全。使用紅外傳感器作為電源開關(guān)，達(dá)到節(jié)能的目的。用Proteus軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真，制作了實(shí)際電路板，對(duì)其進(jìn)行了硬件驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。電路由集成芯片和門電路構(gòu)成，制作成本低，使用靈活，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】電子密碼鎖;同或門;555定時(shí)器;計(jì)數(shù)器

Abstrat：In view of the deficiency of the existing password lock with single password， a kind of design scheme of the electronic password lock is gived in this paper. By using the username and password，user security is doublely protected. Infrared sensor is used as the power switch，achieves the purpose of energy saving. The simulation is carried out with Proteus software.The actual circuit is made. Through test and application，the system is stable and reliable. The circuit is composed of integrated chip and gate circuit. It has low cost，flexible use and practical application value.

Keywords：electronic code lock;equivalence gate;555 timer;counter

引言

隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來越高，為滿足人們對(duì)鎖的使用需求，增加安全性，用密碼代替鑰匙的電子密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。但是現(xiàn)有的電子密碼鎖，多使用單重密碼，保密性不夠高。本文設(shè)計(jì)了一種雙重密碼電子密碼鎖，來保障用戶的密碼安全。并且使用紅外傳感器作為電源開關(guān)，以節(jié)約電能。在方案選擇上，選用了門電路和集成芯片構(gòu)成電路，力求在實(shí)現(xiàn)多種實(shí)用功能的情況下降低電路的制作成本。

1.電路的組成及功能

該電子密碼鎖以同或門構(gòu)成的密碼校驗(yàn)電路為核心，設(shè)置有用戶名和密碼，具有密碼修改功能、開鎖功能、密碼錯(cuò)誤時(shí)的報(bào)警功能。電路主要由密碼輸入電路、密碼校驗(yàn)電路、開鎖電路、錯(cuò)誤提示電路、倒計(jì)時(shí)電路組成。電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 電路的結(jié)構(gòu)框圖

密碼輸入包括用戶名和密碼的輸入。當(dāng)用戶名和密碼輸入正確時(shí)，密碼校驗(yàn)成功，驅(qū)動(dòng)開鎖電路開鎖，此時(shí)電路中綠燈亮;當(dāng)用戶名和密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，在錯(cuò)誤提示電路中給出提示，此時(shí)電路中紅燈亮。同時(shí)倒計(jì)時(shí)電路開始6秒的倒計(jì)時(shí)，如果倒計(jì)時(shí)時(shí)間到而仍未能輸入正確密碼，則倒計(jì)時(shí)結(jié)束，報(bào)警電路報(bào)警，電路鎖定，輸入密碼無效。執(zhí)行清零操作之后，電路恢復(fù)到初始狀態(tài)。

2.電路的模塊結(jié)構(gòu)及工作原理

（1）密碼輸入和密碼校驗(yàn)?zāi)K

密碼輸入和密碼校驗(yàn)電路如圖2所示。該電路設(shè)計(jì)為4位密碼。密碼用按鍵實(shí)現(xiàn)，按下按鍵，電路輸入為低電平，未按按鍵，電路輸入為高電平。上面4路為密碼設(shè)置部分，包括用戶名和密碼的設(shè)置。下面4路為密碼輸入部分，包括用戶名和密碼的輸入。 設(shè)置密碼時(shí)，先設(shè)置用戶名。比如設(shè)置用戶名為AC，則按下A鍵和C鍵。與此相對(duì)應(yīng)的密碼為13，需要按下1鍵和3鍵。此時(shí)，用戶名為AC，密碼為13。密碼設(shè)置部分電路中第1條線路和第3條線路接通，U1和U3門電路輸入為低電平。 在密碼輸入電路中，正確的密碼輸入為：首先輸入用戶名AC，然后輸入密碼13。此時(shí)密碼輸入部分電路中第1條線路和第3條線路接通，U1和U3門電路輸入為低電平。這樣設(shè)計(jì)為用戶的保密工作提供了雙重保障，增強(qiáng)了用戶的保密性。僅僅知道用戶名不知道密碼也是無法開鎖的。

圖2 密碼輸入和密碼校驗(yàn)電路

密碼校驗(yàn)電路由同或門（使用的仿真軟件中無同或門，用異或門結(jié)合非門實(shí)現(xiàn)）和與非門構(gòu)成。當(dāng)用戶名和密碼輸入均正確時(shí)，各個(gè)同或門輸入信號(hào)相同，輸出結(jié)果為高電平，經(jīng)與非門U9后，輸出為低電平。否則，當(dāng)用戶名或密碼輸入不正確時(shí)，U9與非門輸入高電平。與非門U9的輸出指示了密碼校驗(yàn)的結(jié)果。

（2）開鎖和密碼錯(cuò)誤指示模塊

開鎖和密碼錯(cuò)誤指示電路如圖3所示。開鎖由綠燈二極管D1指示，密碼錯(cuò)誤由紅燈二極管D2指示。當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，密碼校驗(yàn)結(jié)果為低電平，非門U16輸出為高電平。此時(shí)不進(jìn)行6秒倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)信號(hào)為高電平。信號(hào)經(jīng)過開鎖電路，三極管Q1導(dǎo)通，繼電器RL1吸和，綠燈二極管D1亮，表示鎖打開。

圖3 開鎖電路和密碼錯(cuò)誤提示電路

當(dāng)用戶名或密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，密碼校驗(yàn)結(jié)果為高電平，非門U16輸出為低電平，使得三極管Q1截止，繼電器繼電器RL1斷開，綠燈二極管D1熄滅，表示不能開鎖。同時(shí)進(jìn)行6秒倒計(jì)時(shí)。倒計(jì)時(shí)結(jié)束前，信號(hào)為高電平;6秒時(shí)間到，倒計(jì)時(shí)結(jié)束，信號(hào)為低電平。對(duì)于紅燈二極管D2而言，倒計(jì)時(shí)結(jié)束前是點(diǎn)亮的，提示用戶名或密碼錯(cuò)誤，隨著倒計(jì)時(shí)結(jié)束一同熄滅。并且，隨著倒計(jì)時(shí)的結(jié)束，6秒倒計(jì)時(shí)信號(hào)為低電平，使得三極管Q1截止，綠燈熄滅，開鎖電路被鎖定，即使輸入密碼，也無法開鎖。

（3）倒計(jì)時(shí)和報(bào)警模塊

圖4 倒計(jì)時(shí)電路和報(bào)警電路

倒計(jì)時(shí)電路由555定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、顯示譯碼器和顯示器構(gòu)成，電路如圖4。555定時(shí)器產(chǎn)生秒脈沖，計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示器顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，校驗(yàn)結(jié)果為低電平，555定時(shí)器停止振蕩，不進(jìn)行倒計(jì)時(shí)6秒倒計(jì)時(shí)輸出信號(hào)為高電平;當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，校驗(yàn)結(jié)果為高電平，555定時(shí)器起振，給74LS160提供工作脈沖，進(jìn)行6秒倒計(jì)時(shí)。倒計(jì)時(shí)結(jié)束前， 6秒倒計(jì)時(shí)輸出信號(hào)為高電平，此時(shí)非門U15輸出低電平，揚(yáng)聲器不工作，電路并不報(bào)警;倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，6秒倒計(jì)時(shí)輸出信號(hào)為低電平，此時(shí)非門U15輸出高電平，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，電路報(bào)警。按下清零開關(guān)，電路恢復(fù)初始狀態(tài)。

（4）電源模塊和紅外感應(yīng)開關(guān)

制作了一個(gè)5V電壓源，用紅外感應(yīng)開關(guān)控制它對(duì)電路的供電。當(dāng)人走近開關(guān)時(shí)，開關(guān)閉合，電源供電，電路工作;當(dāng)人離開開關(guān)時(shí)，開關(guān)斷開，電路停止工作。以此達(dá)到電路節(jié)能的目的。

3.電路仿真與硬件驗(yàn)證

運(yùn)用Proteus軟件對(duì)電路仿真。設(shè)置用戶名為AC，密碼為13。當(dāng)用戶名和密碼輸入正確時(shí)，仿真電路如圖5（a）。此時(shí)，綠燈點(diǎn)亮，指示開鎖，而紅紅燈熄滅，不進(jìn)行倒計(jì)時(shí);當(dāng)用戶名或密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，仿真電路如圖5（b）。該圖中，輸入用戶名為AC，輸入密碼為1。此時(shí)，綠燈熄滅，紅燈點(diǎn)亮，鎖不能打開，并且進(jìn)行6秒的倒計(jì)時(shí)，在圖中，倒計(jì)時(shí)還剩4秒。倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，電路鎖定，揚(yáng)聲器報(bào)警。

圖5

圖6

制作了實(shí)際電路板。密碼輸入正確時(shí)，演示結(jié)果如圖6（a），和仿真結(jié)果圖5（a）相對(duì)應(yīng)。密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，演示結(jié)果如圖6（b），和仿真結(jié)果圖5（b）相對(duì)應(yīng)。

4.結(jié)束語

電子密碼鎖作為一種新型鎖具，越來越受到人們的喜愛。本文設(shè)計(jì)的這種密碼鎖，具有用戶名和密碼雙重保證。電路由集成芯片和門電路組成，電路成本低，性能穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：耿偉霞（1980—），女，河南滑縣人，碩士，講師，主要從事電子技術(shù)的教學(xué)與研究工作。