郭霜 劉瑤瑤 李思誼 魯晏鵬

摘要：本設(shè)計針對傳統(tǒng)機械密碼鎖和現(xiàn)代重要安全保障的不足，設(shè)計了數(shù)字電子密碼鎖。本設(shè)計的電子密碼鎖采用4位密碼鎖解鎖，電子密碼鎖以555定時報警，確定密碼是否正確。輸入數(shù)字密碼后，使用編碼電路和鎖存電路保存密碼進行比對。如果在指定的時間內(nèi)沒有正確輸入密碼，它將自動鎖定并重置。當(dāng)密碼輸入正確后，LED會顯示解鎖信號。本文列舉了兩種不同的方案，并對它們進行了比較和闡述說明。

關(guān)鍵詞：報警密碼鎖;設(shè)計;方案比較

引言：

隨著人們生活水平的提高和安全意識的增強，人們對安全的要求越來越高。自古以來，鎖一直是鎖門的鐵將軍，自古以來都有很大的需求。它不僅防盜讓人產(chǎn)生安全感，且安全可靠易于使用。根據(jù)有關(guān)資料查閱表明：電子密碼鎖的研究始于十九世紀(jì)三十年代，并已在特殊地方使用了相當(dāng)長的一段時間，人類可以通過鍵盤輸入一組密碼來完成此鎖定。研究這種鎖的最初目的是為了提高鎖的安全性，由于電子鎖的鑰匙（密碼）數(shù)量組合配比可有很多種，因此可以與機械鎖結(jié)合使用，從而規(guī)避掉了模仿鑰匙鋸齒狀輪廓開鎖的安全隱患。電子鎖只需要記住一組密碼從而無需攜帶金屬鑰匙，避免了攜帶金屬鑰匙的麻煩，因此受到越來越多人的喜愛認(rèn)可及使用。電子鎖的類型很多，包括數(shù)字鎖、指紋鎖、磁卡鎖、IC卡鎖、生物鎖等，而鑰匙型數(shù)字密碼組合鎖更為實用。

一、設(shè)計背景

電子密碼鎖是一種電子產(chǎn)品，可通過代碼輸入來控制電路或芯片的操作，從而控制機械開關(guān)的閉合，并完成解鎖和鎖定任務(wù)。它的性能和安全性大大超過了機械鎖，具有以下特征：

1）安全性能良好，編碼量遠遠超過了子彈鎖，隨機解鎖的成功率幾乎為零，進而杜絕高發(fā)風(fēng)險及潛在隱患。

2）可以快捷簡單更改密碼。用戶可以經(jīng)常更改密碼以防止密碼被盜，同時可以防止由于人員更換而導(dǎo)致鎖的安全等級變差。

3）錯誤代碼輸入保護。多次輸入密碼后，警報系統(tǒng)將自動啟動。

4）電子密碼鎖的操作簡單易行，方便普及大眾，易學(xué)易上手操作。

二、設(shè)計目標(biāo)

此設(shè)計的主要目的是設(shè)計一種通過輸入正確的密碼來解鎖的鎖，如果多次輸入錯誤將會出現(xiàn)錯誤密碼的警報提示。如果密碼未在指定的時間內(nèi)完成，則會進行自鎖重置，并且密碼無法繼續(xù)，從而達到防止非法解鎖的目的。

三、總體方案設(shè)計

通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料并結(jié)合自己的專業(yè)知識，主要提出了兩種實現(xiàn)系統(tǒng)功能的技術(shù)方案。接下來，分別說明兩種方案的組成圖和實現(xiàn)原理，分析和比較兩種方案的特性，并說明最終選擇方案的原因。

（一）方案比較

1.方案一

方案一原理框圖如圖1所示。

第一種方案的原理是：首先，將固定的密碼電路焊接到密碼存儲電路中，使密碼存儲電路不能改變。在輸入按鈕開關(guān)上輸入密碼。當(dāng)按下第一個密碼時，會觸發(fā)5s。將密碼輸入到輸入鎖電路中，并與存儲的密碼進行比較。如果密碼正確，則解鎖。如果密碼不正確，將發(fā)出20秒的警告。

2.方案二

方案二的原理框圖如圖2所示。

第二種方案的原理是：先設(shè)置密碼，然后通過鎖存器鎖住密碼，然后輸入密碼，當(dāng)?shù)谝粋€密碼輸入后，5秒開始，5秒后鎖定鍵盤，無法再次輸入密碼。輸入密碼由密碼鎖電路鎖定，將輸入的密碼與設(shè)置的密碼進行比較，然后按確定鍵。如果密碼是正確的，鎖將被解鎖，如果密碼是不正確的，20秒的時間報警將被觸發(fā)。當(dāng)密碼不正確時，按“重置”鍵再次輸入密碼。

（二）方案論證

方案一中電子密碼鎖的基本功能可以實現(xiàn)低功耗，但密碼不能修改。密碼是預(yù)先設(shè)置的初始密碼。此外，在輸入密碼四次后，會立即自動解鎖，安全性較低。方案二具有復(fù)位功能，調(diào)試時能及時糾正錯誤密碼并停止報警，但功耗大于方案一。方案二具有修改原密碼的功能，在該方案中，使用確認(rèn)密鑰來防止錯誤的密鑰數(shù)被解鎖。

（三）方案選擇

綜合功能考慮安全性能，選擇方案二。密碼修改在日常生活中非常重要。如果懷疑密碼被盜，可以更改密碼以確保安全。如果密碼輸入錯誤，可按“重置”再次解鎖。

四、結(jié)論

密碼鎖主要由矩形鍵盤模塊、密碼設(shè)置模塊、密碼輸入鎖定模塊、密碼比較模塊、定時模塊和解鎖報警模塊組成。

Proteus仿真軟件設(shè)計的數(shù)字密碼鎖應(yīng)按零件順序進行仿真，就像實驗室中的連接線一樣，不受元件的限制，最終連接在一起進行仿真，可以完全識別和更改問題。設(shè)計需求可以盡可能地實現(xiàn)和擴展，采用數(shù)字邏輯電路對電子鎖進行控制。鎖定開關(guān)可以通過輸入一個數(shù)字來控制。密碼輸入正確后，解鎖燈亮起并解鎖;密碼輸入錯誤時，報警燈亮起并報警，突破了傳統(tǒng)的機械鎖，具有統(tǒng)一性強、保密性低、易撬的缺點。數(shù)字電子密碼鎖具有安全性高、靈活性好、安全系數(shù)高等優(yōu)點，在人們的生活中非常方便。然而，在日常生活中，仍然存在著防止密碼滲透、設(shè)置密碼等問題，三次錯誤的輸入將被鎖定，再也沒有辦法解鎖了，具有統(tǒng)一，保密性低和容易撬動的缺點。數(shù)字電子密碼鎖具有保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高等優(yōu)點，在人們的生活中使用非常方便。然而，在日常生活中仍然存在諸如防止密碼滲透，設(shè)置密碼等問題。三個錯誤的輸入后將被鎖定。沒有更多的解鎖。另外，在本設(shè)計的計時工作中，由兩個555個計時器組成的20s計時電路具有重復(fù)的工作區(qū)域，這會造成能源浪費，這是一個不足之處，因此，為了使功能更加完善，需要解決將來設(shè)計的電子密碼鎖的兩個問題，以便可以大規(guī)模地推廣和使用。

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[5] 任維政.電工技術(shù)實踐.北京：科學(xué)出版社.2008。

作者簡介

郭霜（1999-），女，漢，四川省南充市，本科，研究方向：軌道交通信號與控制

劉瑤瑤（1999-），女，漢，四川省宜賓市，本科，研究方向：軌道交通信號與控制

李思誼（1999-），男，漢，四川省綿陽市，本科，研究方向：電子信息

魯晏鵬（1999-），男，漢，四川省資陽市，本科，研究方向： 信息工程