摘要 本文的电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对门的电子控制，
并且有各种附加电路保证电路能够安工作，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
3.3 报警次数检测及锁定电路
1．绪论
随着电子技术的发展，利用电子设备制作改进相关生活用品，得到价格更低、质量更好、可靠性的更高的产品，掀起了一次生活变革的浪潮。结合数字电路严密的逻辑功能的特点，与当今数字逻辑电路发展的现状，利用数字电路控制锁具而研发电子密码锁成为了时代的必然。
本次课程设计就是利用所学的数字电路知识，忽略复杂的实物锁体器件的驱动，简单模拟实现数字密码锁原理功能，从而复习相关知识，达到理论与实践相结合的目的。
2．设计内容及要求
2.1 设计的初始条件及主要任务
信号源、数字电源、万用表、面包板、开关、常用阻容元件等必要的实验室条件；
可选用七段数显译码器、数码管、发光二极管、开关、晶振、555定时器、计数器、寄存器、数值比较器、编码器、译码器、数据选择器、常用集成逻辑门电路等常用数字器件；
提供常用制图、仿真软件。
其密码为4位（或8位）二进制代码（代码自设定）。
开锁指令为A.串行输入码、B.并行输入码，密码输入完毕以确认键开锁。当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁（报警动作为响m分，停n秒）。
2.2 设计思路
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，若电路连续三次输入错误，电路出现报警并将电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。
2.3总体方框图（根据我们的实际电路画）
3．模块电路设计
密码锁电路包含：键盘输入、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、密码检测、开锁及执行电路
方案一
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，用户可以通过开关输入密码，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。
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，当用户按下第一个正确的密码后，CLK端出现了一个负的下降沿，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脚，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脚输入一高电平，则3脚输出高电平，使T10导通，T11导通，电磁阀开启，实现开门，同时T10集电极上接的D5（绿色发光二极管）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
方案二
其电路如下图2所示：
工作原理:
用密码去控制各位D触发器的翻转，达到密码开锁的目的；用按钮开关去控制电子门铃的触发信号，达到按响电子门铃的目的。
1.四位密码锁主体电路
在图1中，四个D触发器N1～N4构成四位密码电路，本电路密码设定位1469，S1、S4、S6、S9分别是1、4、6、9四位密码的按钮端；平时四个D触发器的CP端皆悬空相当于1状态，触发器保持原状态不变。
当按下S1时，CP1为低电平，松手后S1自动恢复高电平，CP1获上升沿，此时Q1=D1=1；
再按下S4时，CP2为低电平，松手后S1自动恢复高电平，CP2获上升沿，此时Q2=D2=Q1=1；
同理，按下S6并松手后，Q3=D3=Q2=1；按下S9并松手后，Q4=D4=Q3=1,用此Q4=1去控制开锁机构即可。此处用R2和LED显示来代替开锁机构开锁
3.2 报警电路
3 报警次数检测及锁定电路
方案一
若用户操作连续失误超过3次，电路将锁定5分钟。其工作原理如下：当电路报警的次数超过3次，由IC9（74161）构成的3位计数器将产生进位，通过IC7，输出清零信号送往74161的清零端，以实现重新计数。经过IC8（与门），送到IC12（555）的2脚，使3脚产生5分钟的高电平锁定脉冲（其脉冲可由公式T=1.1RC计算得出），经T9倒相，送IC6输入端，使IC6输出低电平，使IC13不能开锁，到锁定的目的。
方案二
电路有两种状态:待报警状态和报警状态。电路处于待报警状态时，集成电路cd4017计数器的第七脚Q3的输出端为高电位，三极管9012处于不导通状态，模拟报警电路不工作，处于安全状态。这时如果按动报警触发电路的报警按钮AN0,CD4017的15脚复位极被触发，计数器返回初始状态。此时计数器的第三脚的Q0端保持高电位，其他各输入端均保持底电位。Q3输出低电位，三极管9012导通，蜂鸣器发声，发光二极管被点亮，模拟发出报警信号。
要解除报警状态，必须按动一组数字密码。在本电路中顺序按动AN1,AN2,AN3,AN4后，CD4017计数器通过加一计数，其第七脚Q3输出高电位，控制模拟报警起电路停止工作，原来的报警状态就解除了。
（1）本电路中4017的工作过程
数字密码锁开关电路由CD4017计数器构成。本电路设定的密码为4位，分别由AN1,AN2,AN3,AN4来输入密码。；如果电路处于报警状态时，而未按动任何密码键，CPE端的积分电路充电，使他保持高电位；这时无论按动其他任何按钮，包括AN2,AN3,AN4,4017计数器都不能计数。当按动AN1后，CPE端电位变低，此时安定AN2，连通Q0和CP端；由于此时Q0端处于高电位，4017做一次加一的计数；其结果是Q0端变成低电位，而Q1端变成高电位。继续正确按动密码，也就是依次按动AN3,AN4,最后 的结果是4017的Q3端输出高电位，这时模拟报警电路就会解除报警状态。由于按动秘密时，首先按东的是AN1,他使得CPE的电位变低，但是松开这个按钮后该端的积分电路酒会继续充电，导致该电压继续升高，他的低电位可以保持5秒钟。如果在这段时间里，正确地按动所有的密码键，电路就会解除报警；也就是说超过
了这个时间，电路也不能工作了。
4.总电路原理图
5.电路仿真与实现
6.心得体会
以上为实习期间所设计的电子密码锁电路，它经过多次修改和整理，以是一个比较不错的设计，可以满足人们的基本要求，但因为水平有限，此电路中也存在一定的问题，譬如说电路的密码不能遗忘，一旦遗忘，就很难打开，这可以通过增加电路解决，但过于复杂，本次设计未其中；用开关作74LS112的CLK脉冲，不是很稳定，可以调换其它高速开关或计数脉冲；电路密码只有16种可供修改，但由于他人不知道密码的位数，而且还要求在规定的时间内按一定的顺序开锁，所以他人开锁的几率很小；电路中未加显示电路，但可通过其它数字模块实现这一功能。这需要一段时间的进一步改进，如果有好的意见，希望老师给以支持。
通过这一周的学习，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使的理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时实习也段练了我个人的动手能力：能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。能对protel 99、和EWB等仿真软件操作，能达到学以致用。对我们学生来说，理论与实际同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。
参考文献
[1]、《数字电路》阎石主编. 高等教育出版社 第四版
[2] 《数字电路》康华光主编. 高等教育出版社 第五版
[2]、《集成电路手册》
[3]、《新标准电气识图》王晋生、杨元峰主编。下载本文
