双重电子锁电路的设计与实现

【摘 要】论文提出了一种电子锁的设计方案.针对现有锁只有单重的不足,本文使用用户名和双重保障用户的安全.使用红外传感器作为电源开关,达到节能的目的.用Proteus软件对电路进行仿真,制作了实际电路板,对其进行了硬件验证,系统运行稳定.电路由集成芯片和门电路构成,制作成本低,使用灵活,具有一定的应用价值.

【关 键 词】电子锁,同或门,555定时器,计数器

Abstrat：Inviewofthedeficiencyoftheexistingpasswordlockwithsinglepassword,akindofdesignschemeoftheelectronicpasswordlockisgivedinthispaper.Byusingtheusernameandpassword,usersecurityisdoublelyprotected.Infraredsensorisusedasthepowerswitch,achievesthepurposeofenergysing.ThesimulationiscarriedoutwithProteussoftware.Theactualcircuitiade.Throughtestandapplication,thesystemisstableandreliable.Thecircuitisposedofintegratedchipandgatecircuit.Ithaslowcost,flexibleuseandpracticalapplicationvalue.

Keywords：electroniccodelock,equivalencegate,555timer,counter

引言

随着电子技术的不断进步,人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高,为满足人们对锁的使用需求,增加安全性,用代替钥匙的电子锁应运而生.但是现有的电子锁,多使用单重,保密性不够高.本文设计了一种双重电子锁,来保障用户的安全.并且使用红外传感器作为电源开关,以节约电能.在方案选择上,选用了门电路和集成芯片构成电路,力求在实现多种实用功能的情况下降低电路的制作成本.

1.电路的组成及功能

该电子锁以同或门构成的校验电路为核心,设置有用户名和,具有修改功能、开锁功能、错误时的报警功能.电路主要由输入电路、校验电路、开锁电路、错误提示电路、倒计时电路组成.电路结构框图如图1所示.

图1电路的结构框图

输入包括用户名和的输入.当用户名和输入正确时,校验成功,驱动开锁电路开锁,此时电路中绿灯亮,当用户名和输入错误时,在错误提示电路中给出提示,此时电路中红灯亮.同时倒计时电路开始6秒的倒计时,如果倒计时时间到而仍未能输入正确,则倒计时结束,报警电路报警,电路锁定,输入无效.执行清零操作之后,电路恢复到初始状态.

2.电路的模块结构及工作原理

（1）输入和校验模块

输入和校验电路如图2所示.该电路设计为4位.用按键实现,按下按键,电路输入为低电平,未按按键,电路输入为高电平.上面4路为设置部分,包括用户名和的设置.下面4路为输入部分,包括用户名和的输入.设置时,先设置用户名.比如设置用户名为AC,则按下A键和C键.与此相对应的为13,需要按下1键和3键.此时,用户名为AC,为13.设置部分电路中第1条线路和第3条线路接通,U1和U3门电路输入为低电平.在输入电路中,正确的输入为：首先输入用户名AC,然后输入13.此时输入部分电路中第1条线路和第3条线路接通,U1和U3门电路输入为低电平.这样设计为用户的保密工作提供了双重保障,增强了用户的保密性.仅仅知道用户名不知道也是无法开锁的.

图2输入和校验电路

校验电路由同或门（使用的仿真软件中无同或门,用异或门结合非门实现）和与非门构成.当用户名和输入均正确时,各个同或门输入信号相同,输出结果为高电平,经与非门U9后,输出为低电平.否则,当用户名或输入不正确时,U9与非门输入高电平.与非门U9的输出指示了校验的结果.

（2）开锁和错误指示模块

开锁和错误指示电路如图3所示.开锁由绿灯二极管D1指示,错误由红灯二极管D2指示.当输入正确时,校验结果为低电平,非门U16输出为高电平.此时不进行6秒倒计时,倒计时信号为高电平.信号经过开锁电路,三极管Q1导通,继电器RL1吸和,绿灯二极管D1亮,表示锁打开.

图3开锁电路和错误提示电路

当用户名或输入错误时,校验结果为高电平,非门U16输出为低电平,使得三极管Q1截止,继电器继电器RL1断开,绿灯二极管D1熄灭,表示不能开锁.同时进行6秒倒计时.倒计时结束前,信号为高电平,6秒时间到,倒计时结束,信号为低电平.对于红灯二极管D2而言,倒计时结束前是点亮的,提示用户名或错误,随着倒计时结束一同熄灭.并且,随着倒计时的结束,6秒倒计时信号为低电平,使得三极管Q1截止,绿灯熄灭,开锁电路被锁定,即使输入,也无法开锁.

（3）倒计时和报警模块

图4倒计时电路和报警电路

倒计时电路由555定时器、计数器、显示译码器和显示器构成,电路如图4.555定时器产生秒脉冲,计数器74LS160构成6进制计数器,显示器显示倒计时时间.当输入正确时,校验结果为低电平,555定时器停止振荡,不进行倒计时6秒倒计时输出信号为高电平,当输入错误时,校验结果为高电平,555定时器起振,给74LS160提供工作脉冲,进行6秒倒计时.倒计时结束前,6秒倒计时输出信号为高电平,此时非门U15输出低电平,扬声器不工作,电路并不报警,倒计时结束时,6秒倒计时输出信号为低电平,此时非门U15输出高电平,驱动扬声器发声,电路报警.按下清零开关,电路恢复初始状态.

（4）电源模块和红外感应开关

制作了一个5V电压源,用红外感应开关控制它对电路的供电.当人走近开关时,开关闭合,电源供电,电路工作,当人离开开关时,开关断开,电路停止工作.以此达到电路节能的目的.

3.电路仿真与硬件验证

运用Proteus软件对电路仿真.设置用户名为AC,为13.当用户名和输入正确时,仿真电路如图5（a）.此时,绿灯点亮,指示开锁,而红红灯熄灭,不进行倒计时,当用户名或输入错误时,仿真电路如图5（b）.该图中,输入用户名为AC,输入为1.此时,绿灯熄灭,红灯点亮,锁不能打开,并且进行6秒的倒计时,在图中,倒计时还剩4秒.倒计时结束时,电路锁定,扬声器报警.

图5

图6

制作了实际电路板.输入正确时,演示结果如图6（a）,和仿真结果图5（a）相对应.输入错误时,演示结果如图6（b）,和仿真结果图5（b）相对应.

4.结束语

电子锁作为一种新型锁具,越来越受到人们的喜爱.本文设计的这种锁,具有用户名和双重保证.电路由集成芯片和门电路组成,电路成本低,性能稳定,具有很强的实用性,有一定的应用价值.