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1、带报警器的密码电子锁和门铃电路（一）设计背景 在现实生活中很多时候出现一些老的机械锁被不法分子打开的情形。这样使他人的财产受到损失，隐私被侵犯。因此，灵巧、简便、操作方便的电子密码锁开始受到青睐。它可以很好的保护人们财务和隐私。另外，它完全靠密码开锁不需要钥匙，这样就不会造成丢钥匙或者被他人套取钥匙的可能。密码电子锁的和门铃电路的设计方案有很多：有用专用芯片设计的、有用复杂可编程逻辑电路设计的、有用单片机设计制作的、有用可编程控制器设计完成的，还可以采用数字电路或模拟与数字电路相结合的方式以及EDA技术等。（二）设计要求基本要求：1）按钮分别为1，2.9个按钮。2）用发光二极管作为输出指示灯。
2、3）设计门铃电路，按动门铃按钮，指示灯发亮，开始解锁，超过5min,报警器响，密码输对，解除报警。提高要求1）将指示灯换成继电器进行控制。2）密码顺序不对或密码有误时系统主动复位，当开锁时间超过5Min时，则蜂鸣器发出1KHz的信号报警。（三）带报警器的密码电子锁的设计思想 正确输入编码按键的数字，控制电路通过整形电路供给编码电路时钟，一直按规定编码顺序操作完，则驱动开锁电路把锁打开。在操作过程中，没有按照规定代码顺序按下数字键或按动了其他键，则控制使开锁电路清零。超出规定时间，蜂鸣器报警，密码输对使编码电路清零并解除防盗报警。（四）原理框图设计原理框图如图（1）所示：图（1）（五）密码校验电
3、路 该单元电路是以CD4017为基础，与按键编码电路和基于三极管的脉冲产生电路够成的密码校验电路，并控制着开锁电路。其芯片如图（2）所示：图（2）引出端功能符号：CO：进位脉冲输渊 CP：时钟输入端MR：清除端 TC：禁止端Q0-Q9：计数脉冲输出端 VDD：正电源VSS：地 十进制计数、分频器CD4017，是一种用途非常广泛的电路。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。 CD4017有3个输入（MR、CP0和CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出Q0为高电平，
4、其余输出端（Q1Q9）均为低电平。CP0和CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。 CD4017有10个输出端（Q0Q9）和1个进位输出端TC。每输入10个计数脉冲，TC就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。基于以上分析CD4017构成的密码校验电路如图（3）所示：图（3）其工作原理如下所述： 接通电源后，电路处于清零状态，此时输出端Q0（3脚）为高电平，其余输出端均为低电平，表示计入0个脉冲。 按动一下S1时，Q0端的高电平经过S1和电阻加在三
5、极管V1的基极，使三极管饱和导通；松开S1后，三极管截止，则在CD4017的CP0（14脚）产生一个触发脉冲，CD4017开始计数，其Q1（2脚）输出为高电平，Q0和其他输出均为低电平。 再按动一下S2，Q1（2脚）输出端的高电平又使三极管V1导通，松开S2后又截止，计数器CD4017计入第二个脉冲，其输出端Q2为高电平，其他输出端电平；再按照对应关系依次按动S3、S4、S5此时，计数器共计入个CP脉冲，而高电平也相应的转移到了输出端Q5（1脚）上。 由于与Q5输出端相连的单刀双掷开关key作用，使Q5与按键S1相连，此时按动S1，Q5端的高电平使三极管导通，然后又截止，则计数器已计满6个脉冲
6、，从而输出端Q6（5脚）为高电平，此时发光二极管正常发光，表示密码正确，锁打开。上面的密码输入电路每一个按键代表了一个密码，如S1代表密码1。一共有9个密码按键（S1-S9），另外有4个干扰键S6S9，如果在按键过程中不慎按到这四个键中的任意一个，电路会立即清零，需要重新输入密码。由上图可知密码为123451，拨动单刀双掷key可修改最后一位密码。（六）门铃电路单元 555定时器的管脚图如图（4）所示：图（4）NE555管脚功能介绍： 1脚为地；2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，
7、触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可达200mA。4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。5脚是控制端。7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。555单稳电路：单稳电路有一个
8、稳态和一个暂稳态，是利用电容的充放电形成暂稳态的，因此它的输入端都带有定时电阻和定时电容。（1）人工启动型：图（5）人工启动型的电路如图（5）所示，将555电路的6、2脚并接起来接在RC定时电路上，在定时电容CT，两端接按钮开关SB，就成为人工启动型555单稳电路，如图（5）中（a）所示，用等效触发器替代555，并略去与单稳工作无关的部分后见图（b）所示，下面分析它的工作原理：1）稳态：接上电源后，电容CT很快充电到VDD，从图(b)看到，触发器输入R=1，S=1，从功能表看到输出Vo=0，这是它的稳态。2）暂稳态：按下开关SB，CT上电荷很快放到零，相当于触发器输入R=0，S=0，输出立即翻
9、转成Vo=l，暂稳态开始。开关放开后，电源又向CT充电，经过时间TD后，CT上电压上升到2/3VDD时，输出又翻转成Vo=O，暂稳态结束。TD就是单稳电路的定时时间或延时时间，它和定时电阻RT和定时电容CT的值有关：TD=1.1RTCT，这就是它的暂稳态。（2）脉冲启动型图（6）脉冲启动型的电路如图（6）所示，将555电路的6、7脚并接起来接在定时电容CT上，用2脚作输入就成为脉冲启动型单稳电路，如图(a)所示，电路的2脚平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路，用等效触发器替代555后见图b所示，下面分析它的工作原理：1）稳态：接上电源后，R=1，S=1，输出Vo=0，DIS端接
10、地，CT上的电压为0即R=0，输出仍保持Vo=0，这是它的稳态。2）暂稳态：输入负脉冲后，输入S=0，输出立即翻转成Vo=1，DIS端开路，电源通过RT向CT充电，暂稳态开始。经过时间TD后，CT上电压上升到2/3VDD时，输入又成为R=1，S=1，这时负脉冲已经消失，输出又翻转成Vo=0，暂稳态结束。这时内部放电开关接通，DIS端接地，CT上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备。电路的定时时间TD=1.1RTCT。这两种单稳电路常用作定时延时控制。555的功能可用一张图表示：现将上述原理图改进后，得门铃电路如图（7）所示：图（7）其原理如下：当按键未按下时，由于U1中THR（6脚）与TRI
11、(2脚)都为高电平，所以输出低电平至第二个555的6脚，三极管不导通，最后输出高电平，所以蜂鸣器响且警示灯LED1亮，当按下KEY时，U1中2,6脚强制为低电平，电容C1迅速放电，按键弹起，三极管导通，LED2亮（此为输入密码时间提示）同理得第二个555芯片输出低电平，蜂鸣器不响警示灯LED1不亮，等到电容C1充电使U6脚2/3VCC时，第一块555芯片输出低电平，则第二块555芯片输出高电平，蜂鸣器响指示灯LED1亮（此非完整图，所以在按键按下之前有缺陷，蜂鸣器一直响，下面将进行这一问题的解决与密码键盘的连接）。（七）带报警器的电子密码锁与门铃上面分析了密码锁单元与门铃电路单元，下图则为两模
12、块的融合，带报警器的密码电子锁和门铃电路图（8）由上面的分析可知，该门铃电路模块第二块555芯片的输出电压在门铃按键按下前后是高低高。刚开始令两块4017都复位，即Q1都输出为高电平，所以当第二块555芯片输出高电平低电平时，无上升沿产生，4017U6的Q1依旧是高电平，Q2为低电平，蜂鸣器不响，LED2亮，指示为输密码时间，当密码输入正确，则LED4亮门开，当第二块555芯片输出电压由低电平高电平时，即LED2灭，指示时间到，4017U6的UPO端计数加一Q1变为低电平Q2变为高电平，蜂鸣器响，当输入密码正确时，三极管Q5导通蜂鸣器两端电压不足，不响，4017U6的MR端接入了高电平，清零为Q1为高电平。将S6装至门上，当门开后关门时触发，则LED4灭。综上所述，开门，延时，报警等功能全部实现。（八）扩充前景 加上距离传感器，当有人走近时通电，电路工作。 再加蜂鸣器控制电路，使其响动时间可控。
