電子密碼鎖設計原理分析

摘 要:電子密碼鎖利用數字邏輯電路，實現對門的電子控制，并且利用各種附加電路，保證電路能夠安全工作，有極高的安全系數。

關鍵詞:電子密碼鎖 555單穩態電路 JK觸發器

一、引言

隨著人們生活水平的提高，如何實現家庭防盜這一問題也變得尤為突出。傳統的機械鎖由于其構造簡單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數高，受到了廣大用戶的青睞。

本課題是以74LS112雙JK觸發器構成的數字邏輯電路控制方案。

二、設計原理分析

電路組成包括密碼鎖電路和備用電源，筆者主要就密碼鎖電路進行分析設計。

密碼鎖電路包含:鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執行電路。

1.密碼鎖電路分析

鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執行電路如圖1所示。

圖1 鍵盤輸入、密碼修改電路

開關K1~K9是用戶的輸入密碼的鍵盤，用戶可以通過開關輸入密碼，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，實現清零。

密碼修改電路由雙刀雙擲開關S1~S4組成，它利用開關切換的原理實現密碼的修改。例如要設定密碼為1458，可以撥動開關S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可實現密碼的修改，由于輸入的密碼要經過S1~S4的選擇，也就實現了密碼的校驗。該電路有16組的密碼可供修改。

由兩塊74LS112(包含IC1~IC4)組成密碼檢測電路。由于IC1處于計數狀態，當用戶按下第一個正確的密碼后，CLK端出現了一個負的下降沿，IC1計數，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555的2腳，執行電路動作，實現開鎖。

密碼檢測電路如圖2所示。

圖2

執行電路是由一塊555單穩態電路，以及由T10、T11組成的達林頓管構成。若555的2腳輸入一高電平，則3腳輸出高電平，使T10導通，T11導通，電磁閥開啟，實現開門，同時T10集電極上接的DS(綠色發光二極管)發亮，表示開門，20秒后，555電路狀態翻轉，電磁閥停止工作，以節電。其中電磁閥并聯的電容C24是為了提高電磁閥的力矩。開鎖及執行電路如圖3所示。

圖3

2.報警電路

報警電路實現的功能是:當輸入密碼的時間超過40秒，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。當達到了80秒的報警時間，停止報警。

3.報警次數檢測及鎖定電路

若用戶操作連續失誤超過3次，電路將鎖定5分鐘。當電路報警的次數超過3次， 74161構成的3位計數器產生進位，使74161重新計數。將信號送往由555組成的鎖定電路的第二引腳，將鍵盤電路鎖定。

4.備用電源電路

為了防止停電情況的發生，該電路可后備UPS電源，它包括市電供電電路，停電檢測電路，電子開關切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。220V市電通過變壓器降壓成12V的交流電，再經過整流橋整流，7805穩壓到5V送往電子切換電路。

三、總結與體會

以上所介紹的電子密碼鎖電路，經過多次修改和整理，已是一個比較滿意的設計，可以滿足人們的基本要求。筆者主要就電子密碼鎖的鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執行電路做了詳細說明。報警電路、報警次數檢測及鎖定電路、備用電源電路只是做了簡單的介紹。電子密碼鎖電路中也存在一些問題，譬如:電路的密碼不能遺忘，一旦遺忘，就很難打開，這一問題可以通過增加電路解決，但由于過于復雜，該設計未涉及;用開關作74LS112的CLK脈沖，不是很穩定，可以調換其他高速開關或計數脈沖;電路密碼只有16種可供修改，但由于他人不知道密碼的位數，而且還要求在規定的時間內按一定的順序開鎖，所以他人開鎖的概率很小;電路中未加顯示電路，但可通過其他數字模塊實現這一功能。

參考文獻:

[1]康華光.電子技術基礎(第四版)[M].北京:高等教育出版社，1998.

[2]梁宗善.新型集成塊應用[M].武漢:華中理工大出版社，2004.

(作者單位:海南省高級技工學校)