雙重密碼電子鎖電路的設計與實現

【摘要】論文提出了一種電子密碼鎖的設計方案。針對現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，達到節能的目的。用Proteus軟件對電路進行仿真，制作了實際電路板，對其進行了硬件驗證，系統運行穩定。電路由集成芯片和門電路構成，制作成本低，使用靈活，具有一定的應用價值。

【關鍵詞】電子密碼鎖;同或門;555定時器;計數器

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

隨著電子技術的不斷進步，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高，為滿足人們對鎖的使用需求，增加安全性，用密碼代替鑰匙的電子密碼鎖應運而生。但是現有的電子密碼鎖，多使用單重密碼，保密性不夠高。本文設計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，以節約電能。在方案選擇上，選用了門電路和集成芯片構成電路，力求在實現多種實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成的密碼校驗電路為核心，設置有用戶名和密碼，具有密碼修改功能、開鎖功能、密碼錯誤時的報警功能。電路主要由密碼輸入電路、密碼校驗電路、開鎖電路、錯誤提示電路、倒計時電路組成。電路結構框圖如圖1所示。

圖1 電路的結構框圖

密碼輸入包括用戶名和密碼的輸入。當用戶名和密碼輸入正確時，密碼校驗成功，驅動開鎖電路開鎖，此時電路中綠燈亮;當用戶名和密碼輸入錯誤時，在錯誤提示電路中給出提示，此時電路中紅燈亮。同時倒計時電路開始6秒的倒計時，如果倒計時時間到而仍未能輸入正確密碼，則倒計時結束，報警電路報警，電路鎖定，輸入密碼無效。執行清零操作之后，電路恢復到初始狀態。

2.電路的模塊結構及工作原理

（1）密碼輸入和密碼校驗模塊

密碼輸入和密碼校驗電路如圖2所示。該電路設計為4位密碼。密碼用按鍵實現，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路為密碼設置部分，包括用戶名和密碼的設置。下面4路為密碼輸入部分，包括用戶名和密碼的輸入。 設置密碼時，先設置用戶名。比如設置用戶名為AC，則按下A鍵和C鍵。與此相對應的密碼為13，需要按下1鍵和3鍵。此時，用戶名為AC，密碼為13。密碼設置部分電路中第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。這樣設計為用戶的保密工作提供了雙重保障，增強了用戶的保密性。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電路

密碼校驗電路由同或門（使用的仿真軟件中無同或門，用異或門結合非門實現）和與非門構成。當用戶名和密碼輸入均正確時，各個同或門輸入信號相同，輸出結果為高電平，經與非門U9后，輸出為低電平。否則，當用戶名或密碼輸入不正確時，U9與非門輸入高電平。與非門U9的輸出指示了密碼校驗的結果。

（2）開鎖和密碼錯誤指示模塊

開鎖和密碼錯誤指示電路如圖3所示。開鎖由綠燈二極管D1指示，密碼錯誤由紅燈二極管D2指示。當密碼輸入正確時，密碼校驗結果為低電平，非門U16輸出為高電平。此時不進行6秒倒計時，倒計時信號為高電平。信號經過開鎖電路，三極管Q1導通，繼電器RL1吸和，綠燈二極管D1亮，表示鎖打開。

圖3 開鎖電路和密碼錯誤提示電路

當用戶名或密碼輸入錯誤時，密碼校驗結果為高電平，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。同時進行6秒倒計時。倒計時結束前，信號為高電平;6秒時間到，倒計時結束，信號為低電平。對于紅燈二極管D2而言，倒計時結束前是點亮的，提示用戶名或密碼錯誤，隨著倒計時結束一同熄滅。并且，隨著倒計時的結束，6秒倒計時信號為低電平，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）倒計時和報警模塊

圖4 倒計時電路和報警電路

倒計時電路由555定時器、計數器、顯示譯碼器和顯示器構成，電路如圖4。555定時器產生秒脈沖，計數器74LS160構成6進制計數器，顯示器顯示倒計時時間。當密碼輸入正確時，校驗結果為低電平，555定時器停止振蕩，不進行倒計時6秒倒計時輸出信號為高電平;當密碼輸入錯誤時，校驗結果為高電平，555定時器起振，給74LS160提供工作脈沖，進行6秒倒計時。倒計時結束前， 6秒倒計時輸出信號為高電平，此時非門U15輸出低電平，揚聲器不工作，電路并不報警;倒計時結束時，6秒倒計時輸出信號為低電平，此時非門U15輸出高電平，驅動揚聲器發聲，電路報警。按下清零開關，電路恢復初始狀態。

（4）電源模塊和紅外感應開關

制作了一個5V電壓源，用紅外感應開關控制它對電路的供電。當人走近開關時，開關閉合，電源供電，電路工作;當人離開開關時，開關斷開，電路停止工作。以此達到電路節能的目的。

3.電路仿真與硬件驗證

運用Proteus軟件對電路仿真。設置用戶名為AC，密碼為13。當用戶名和密碼輸入正確時，仿真電路如圖5（a）。此時，綠燈點亮，指示開鎖，而紅紅燈熄滅，不進行倒計時;當用戶名或密碼輸入錯誤時，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，綠燈熄滅，紅燈點亮，鎖不能打開，并且進行6秒的倒計時，在圖中，倒計時還剩4秒。倒計時結束時，電路鎖定，揚聲器報警。

圖5

圖6

制作了實際電路板。密碼輸入正確時，演示結果如圖6（a），和仿真結果圖5（a）相對應。密碼輸入錯誤時，演示結果如圖6（b），和仿真結果圖5（b）相對應。

4.結束語

電子密碼鎖作為一種新型鎖具，越來越受到人們的喜愛。本文設計的這種密碼鎖，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，性能穩定，具有很強的實用性，有一定的應用價值。

參考文獻

[1]楊英波.改進型雙鍵電子密碼鎖電路[J].電子技術，1995（09）.

[2]金長茂.數子電子密碼鎖設計[J].科技廣場.2007（03）.

[3]邱燕，鄧鵬戈.數子電子密碼鎖[J].現代電子技術，2010（07）.

[4]閻石.數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]康華光.電子技術基礎：模擬部分[M].北京：高等教育出版社，2006.

[6]董敏.數字電子技術基礎[M].西安：西安電子科技大學出版社，2010.

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