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1、摘要摘要：（增加：用一两句话概要说明本设计要解决的主要问题） 。本密码锁由单片机系统（控制） 、矩阵键盘、LED 显示和拨号报警系统（四部分）组成， 能完成开锁、超时报警、拨号远程报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密 码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，还具有掉电存储、声光 提示等功能。本系统成本低廉，功能实用。Abstract:The system is composed by the monolithic integrated circuit system, the matrix keyboard, the LED demonstration and the digit di
2、aling alarm system .it has functions of common electric locks such as locking the door, alarming if someone enter the password too many times, dialing to a telephone which is established, changing the users password and so on. It also has the function of saving data when lose of electricity. This sy
3、stem is prompted by sound and light alarm, which costs less money but has more functions.一、作品介绍一、作品介绍 随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出， 传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性 高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲呢。 系统以 Holtek 半导体所生产的 HT48R70 作为主控 MCU，由矩阵键盘、 LED 显示和拨号报警系统构成外围电路。具有开锁、超时报警、拨号远程报警、 超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密
4、码锁的功能，还有掉电存储、 声光提示等功能。 二、工作原理二、工作原理设计时我们构思了两种方案： 方案一：采用 74LS112 双 JK 触发器构成的数字逻辑电路控制方案。 方案二：采用 HT48R70 为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程 设计和丰富的 IO 端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还 能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。 考虑到数字电路方案原理过于简单，而且不能满足现在的安全需求，所以 本文采用前一种方案。其工作原理如图 21 所示。 HT48R70 是八位高性能、精简指令集运算的微控制器，且具有 8K OTP 程序内存及 224 个字节一般数
5、据存储器，应用于较大及较复杂数据的处理, 提 供程序撰写者更大的弹性应用空间。配备 35 个 I/O 管脚可供设计者应用于多输 入及输出控制的装置，如外部按键输入控制、直接驱动 LED 显示，或控制外部 开关组件，如 TRIAC、Relay 等。图 2-1 系统主要由五大功能单元构成：开锁机构，按键电路，显示电路， AT24C02 掉电存储单元的设计，密码锁的电源电路。 当用户利用键盘输入密码， （键盘采用 44 矩阵键盘）若密码正确而且是 在规定的时间（普通用户要求在 12s 内输入正确的密码，管理员要求在 5s 输入 正确的密码）输入的话，单片机便输出开门信号，同时在 LED 显示面板进行
6、提 示，将信号送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。如果用户 输入密码错误，同样在显示面板进行提示。同时当用户不小心三次输入密码都 没有正确，键盘被锁定，这个时候就可以启动管理模式，使用管理员的密码来 开门。如果用户需要修改密码，可以利用管理员密码进入管理模式进行修改。 假如家中遇到了小偷，密码锁在连续多次密码错误输入后，会启动报警电路， 鸣笛的同时启动拨号芯片，拨打预存储的电话号码（通过外接的 44 的键盘输入预置号码） ，进行拨号报警。用户可以将预置号码设定为 110 或自己的手机号， 一旦家中发生事件可以在第一时间收到通知，确保了家庭财产的安全。当电源 断开的时候，掉电存储单
7、元存储当前设定的密码信息。 在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，发 光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁。三、作品功能、特色、市场竞争力三、作品功能、特色、市场竞争力 我们所设计的多功能电子密码锁集电子密码锁和拨号报警器的功能与一体， 省去了同时要购买安装两种产品的麻烦，确保了家庭的财产安全。与市场上的 同类产品相比，功能更加完善，而且具有两种操作模式，在用户忘记了密码之 后可以利用管理员密码进入管理员模式操作，避免了由于忘记密码而给用户带 来的麻烦。产品在用户操作时可以通过指示灯和 LED 数码管进行提示，操作界 面更加人性化，方便使用。市场上报警器的种类繁多，有触摸
8、式、门磁式、红 外线探测式等等。一般均采用现场报警和现场显示，其缺点是必须有人职守。 本产品则是通过电话线自动拨号实现远程语音报警功能。该系统只须直接并联 在电话线上就可使用。在使用之前用户需将探测装置安装在被监视的场所，设 置接警手机（座机）号码，录下报警语音即可。 而且相对于其它产品成本较低，很适合城市普通居民安装使用。四、作品结构四、作品结构 (一)、硬件部分 总的系统框图如下所示：图 4 总体设计框图本产品主要分为六大模块。 1 1开锁机构开锁机构 通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目 的。其原理如图 41 所示。开锁控制电路开锁控制电路HT48R70单片机
9、单片机AT24C02 掉电存储掉电存储串口显示电路串口显示电路矩阵矩阵键盘键盘控制控制指示电路指示电路输入错误锁定键盘输入错误锁定键盘拨号报警控制电路拨号报警控制电路电源电路及电源电路及 UPS 电路电路单片机微控单片机微控制器制器开锁驱动电路开锁驱动电路电磁锁电磁锁密码正密码正确？确？Y返回返回N图 41 密码锁开锁机构示意图2. 按键电路设计按键电路设计 使用矩阵键盘，即采用行列式键盘，在按键比较多的时候，通常采用这样方 法。其原理如图 42。图 42 行列式键盘原理电路图 按键的操作面板如图图 23 所示。共计数字键 10 个，功能键 6 个。键盘 上还有 3 个指示灯和一个蜂鸣器。CL
10、R01EN69F448F337F226F1L1L2L310 个数字键用来输入密码，另外 6 个功能键分别是： CLR、EN、F1、F2、F3、F4。其中 CLR 键的功能是当输入密码错误的时候， 清除前面已经输入的数据，重新输入。EN 键的功能是确认输入的密码。F1 是 管理模式切换键，当用户不小心三次输入密码都没有正确，键盘被锁定，这个 时候就可以启动管理模式，使用管理员的密码来开门。F2 是用来进入修改密码 的状态。F3 用来关闭显示器，一来可以节省电量，另外也可以防止不法分子偷 窥密码。F4 用来作电铃 上面的 3 个指示灯 L1、L2、L3 是用来指示操作的状态：L1 锁定及输入指 示
11、状态灯，正常的情况下显示红色，当键盘动作的时候，L1 灯开始闪动，当键 盘处于锁定状态时，指示灯也显示红色。L2 开门指示灯，当用户在规定的时间 内正确的输入了密码，此灯转变为绿色，表示开门，否则不显示。L3 是管理员 状态指示灯，当按下 F1 后，指示灯自动点亮。 面板上还有一个蜂鸣器，其中一个功能是用来指示操作的按键是否在成功 的按下；另外一个功能是当用户输入密码错误的次数超过了设定的次数，鸣笛 以示报警。 3显示电路设计显示电路设计 本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的 本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。 方案一，采用并行显示。优点：速度快，外围器件少。缺点，
12、占用单片接 口资源，需要程序实现。 方案二，采用移位寄存器（74HC164）的串行显示方式。优点：占用单片 机资源少。缺点，需要多个外围器件。 由于本系统采用的单片机 HT48R70 资源丰富，故采用并行显示的方式。 如图 4-3-1 所示。 电路设定：当程序检测在 5 分钟内没有按键操作的时候，就关闭显示。这 个功能使用程序来实现的，一旦没有按键动作就启动一个定时器，检测在 5 分 钟内没有按键动作的时候，启动一个程序，关闭显示，这样可以达到节省电能 的目的。图 4-3-1 显示器原理图 显示器主显示几个字符，给用户提供指示见图 43-2(ae)所示。图 4-3-2 a 关闭状态图 4-3-
13、2 b 开锁状态图 4-3-2 c 密码输入及修改状态图 4-3-2 d 密码输入错误后的提示OFF-0OPE-1-ERROR-LOCK-图 4-3-2 e 密码在规定的时间内输入错误次数超过 3 次后的锁定状态 4AT24C02 掉电存储单元的设计掉电存储单元的设计 掉电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的密码信息。 AT24C02 是 ATMEL 公司的 2KB 字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总 线和单片机通讯，电压最低可以到 2.5V，额定电流为 1mA，静态电流 10uA(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存 40 年以上，而且采用 8 脚 的 DIP 封
14、装，使用方便。其电路如图 4-4 所示。NC1 NC2 NC3 GND4SDA5SCL6WP7VCC8U4AT24C02AGNDVCC串串串串串串 R8 5.1kR10 5.1k串P2.5串P2.6图 4-4 掉电存储电路原理图 每当设定一次密码，系统就自动调用存储程序，将密码信息保存在芯片内。 当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的密码等信息， 读到缓存单元中，供主程序使用。 5密码锁的电源电路设计密码锁的电源电路设计 为了防止停电情况的发生，本电路后备了 UPS 电源，它包括市电供电电路， 停电检测电路，电子开关切换电路，蓄电池充电电路和蓄电池组成。电源电路 图如图 4-
15、5-1 所示。12JP11 2JP2D1D2D3D4D5R1 1KC1 33 00C2 0.1C3 33 001 2 378 05图 4-5-1 市电供电电路 220V 市电通过变压器降压成 12V 的交流电,再经过整流桥整流,7805 稳压到 5V 送往电子切换电路，由于本电路功耗较少，所以选用 10W 的小型变压器。 由 R8，R9，R6，R7 及 IC14 构成电压比较器，正常情况下，V+V- IC14 输出高 电平，由 T3，T4 构成的达林顿管使继电器 J 开启，将其常开触电将蓄电池和 电路相连，实现市电和蓄电池供电的切换，保证电子密码锁的正常工作（视电 池容量而定持续时间） 。其电
16、路图如下图 4-5-2 所示：R8 50KR9 40KR7 30KR6 20KT3 9018R10 5.1KT4 9014123IC147415V A1 A25V A1 A2VCC图 4-5-2 停电检测及电子开关切换电路 T1，T2 构成的蓄电池自动充电电路，它在电池充满后自动停止充电，其中 D1 亮为正在充电，D2 为工作指示。由 R4，R5，T1 构成电压检测电路，蓄电 池电压低，则 T1，T2 导通，实现对其充电；充满后，T1，T2 截止，停止充电， 同时 D1 熄灭，电路中 C4 的作用是滤除干扰信号。其电路图如图 4-5-3 所示：R5 470R2 3KR13KT1 9014D2D1C4 0.1U3CG21R43K6V A26V 图 4-5-3 蓄电池自动充电电路 6.拨号电路设计拨号电路设计 MT8880 是一种功
