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1、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 dialing a
2、larm 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 system is
3、 prompted by sound and light alarm, which costs less money but has more functions.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码锁的功能，还有掉电存储、声光提示等功能。二、工作
4、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
5、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
6、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、市场竞争力我们所设计的多功能电子密码锁集电
7、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
8、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(一)、硬件部分总的系统框图如下所示：矩阵键盘控制HT48R70单片机输入错误锁定键盘电源电路及UPS电路拨号报警控制电路AT24C02掉电存储开锁控制电路指示电路串口显示电路图4总体设计框图 本产品主要分为六大模块。1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。单片机微控制器开锁驱动电路电磁锁密码正确？Y返回N图41密码锁开锁机构示意图2. 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
9、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。CLR01EN69F448F337F226F1L1L2L310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
10、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
11、度快，外围器件少。缺点，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。0-OFF-图4-3-2 a关闭状态1-OPE-图4-3
12、-2 b 开锁状态-图4-3-2 c 密码输入及修改状态-RERRO图4-3-2 d 密码输入错误后的提示-K-LOC 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封装，使用方便。其电路如图4-4所示。图4-4 掉电存储电路原理图每当设定一次密码，系
13、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4-5-1所示。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
14、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）。其电路图如下图4-5-2所示：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：图4-5-3 蓄电池自动充电电路6.拨号电路设计MT8880是一种功能较强的DTMF(双音多频)信号发送与接收器件。由于其具备与微处理器直接相联的4位数据接口，所以，在计算机及相关领域得到了广泛应用。在本系统中，依靠其DTMF发送功能实现报警信息的发送。当用户密码输入次数达到最大限制时，通过单片机HT48R7控制小喇叭现场报警，锁定键盘，禁止再次输入。并启动拨号芯片MT8880，接着单片机控制存储芯片AT24C02预存储的电话号码拨出。电话号码经过MT880，输出双音频信号，信号经过运放放大直接传入电话线，送向程控交换机,从而拨打用户电话号码。电话号码的预存储可通过外接的44的键盘输入预置号码。当拨号完成后，单片机自动关闭拨号
