数字报警密码锁设计方案比较

郭霜 刘瑶瑶 李思谊 鲁晏鹏

摘要：本设计针对传统机械密码锁和现代重要安全保障的不足，设计了数字电子密码锁。本设计的电子密码锁采用4位密码锁解锁，电子密码锁以555定时报警，确定密码是否正确。输入数字密码后，使用编码电路和锁存电路保存密码进行比对。如果在指定的时间内没有正确输入密码，它将自动锁定并重置。当密码输入正确后，LED会显示解锁信号。本文列举了两种不同的方案，并对它们进行了比较和阐述说明。

关键词：报警密码锁;设计;方案比较

引言：

随着人们生活水平的提高和安全意识的增强，人们对安全的要求越来越高。自古以来，锁一直是锁门的铁将军，自古以来都有很大的需求。它不仅防盗让人产生安全感，且安全可靠易于使用。根据有关资料查阅表明：电子密码锁的研究始于十九世纪三十年代，并已在特殊地方使用了相当长的一段时间，人类可以通过键盘输入一组密码来完成此锁定。研究这种锁的最初目的是为了提高锁的安全性，由于电子锁的钥匙（密码）数量组合配比可有很多种，因此可以与机械锁结合使用，从而规避掉了模仿钥匙锯齿状轮廓开锁的安全隐患。电子锁只需要记住一组密码从而无需携带金属钥匙，避免了携带金属钥匙的麻烦，因此受到越来越多人的喜爱认可及使用。电子锁的类型很多，包括数字锁、指纹锁、磁卡锁、IC卡锁、生物锁等，而钥匙型数字密码组合锁更为实用。

一、设计背景

电子密码锁是一种电子产品，可通过代码输入来控制电路或芯片的操作，从而控制机械开关的闭合，并完成解锁和锁定任务。它的性能和安全性大大超过了机械锁，具有以下特征：

1）安全性能良好，编码量远远超过了子弹锁，随机解锁的成功率几乎为零，进而杜绝高发风险及潜在隐患。

2）可以快捷简单更改密码。用户可以经常更改密码以防止密码被盗，同时可以防止由于人员更换而导致锁的安全等级变差。

3）错误代码输入保护。多次输入密码后，警报系统将自动启动。

4）电子密码锁的操作简单易行，方便普及大众，易学易上手操作。

二、设计目标

此设计的主要目的是设计一种通过输入正确的密码来解锁的锁，如果多次输入错误将会出现错误密码的警报提示。如果密码未在指定的时间内完成，则会进行自锁重置，并且密码无法继续，从而达到防止非法解锁的目的。

三、总体方案设计

通过查阅大量相关技术资料并结合自己的专业知识，主要提出了两种实现系统功能的技术方案。接下来，分别说明两种方案的组成图和实现原理，分析和比较两种方案的特性，并说明最终选择方案的原因。

（一）方案比较

1.方案一

方案一原理框图如图1所示。

第一种方案的原理是：首先，将固定的密码电路焊接到密码存储电路中，使密码存储电路不能改变。在输入按钮开关上输入密码。当按下第一个密码时，会触发5s。将密码输入到输入锁电路中，并与存储的密码进行比较。如果密码正确，则解锁。如果密码不正确，将发出20秒的警告。

2.方案二

方案二的原理框图如图2所示。

第二种方案的原理是：先设置密码，然后通过锁存器锁住密码，然后输入密码，当第一个密码输入后，5秒开始，5秒后锁定键盘，无法再次输入密码。输入密码由密码锁电路锁定，将输入的密码与设置的密码进行比较，然后按确定键。如果密码是正确的，锁将被解锁，如果密码是不正确的，20秒的时间报警将被触发。当密码不正确时，按“重置”键再次输入密码。

（二）方案论证

方案一中电子密码锁的基本功能可以实现低功耗，但密码不能修改。密码是预先设置的初始密码。此外，在输入密码四次后，会立即自动解锁，安全性较低。方案二具有复位功能，调试时能及时纠正错误密码并停止报警，但功耗大于方案一。方案二具有修改原密码的功能，在该方案中，使用确认密钥来防止错误的密钥数被解锁。

（三）方案选择

综合功能考虑安全性能，选择方案二。密码修改在日常生活中非常重要。如果怀疑密码被盗，可以更改密码以确保安全。如果密码输入错误，可按“重置”再次解锁。

四、结论

密码锁主要由矩形键盘模块、密码设置模块、密码输入锁定模块、密码比较模块、定时模块和解锁报警模块组成。

Proteus仿真软件设计的数字密码锁应按零件顺序进行仿真，就像实验室中的连接线一样，不受元件的限制，最终连接在一起进行仿真，可以完全识别和更改问题。设计需求可以尽可能地实现和扩展，采用数字逻辑电路对电子锁进行控制。锁定开关可以通过输入一個数字来控制。密码输入正确后，解锁灯亮起并解锁;密码输入错误时，报警灯亮起并报警，突破了传统的机械锁，具有统一性强、保密性低、易撬的缺点。数字电子密码锁具有安全性高、灵活性好、安全系数高等优点，在人们的生活中非常方便。然而，在日常生活中，仍然存在着防止密码渗透、设置密码等问题，三次错误的输入将被锁定，再也没有办法解锁了，具有统一，保密性低和容易撬动的缺点。数字电子密码锁具有保密性高，使用灵活性好，安全系数高等优点，在人们的生活中使用非常方便。然而，在日常生活中仍然存在诸如防止密码渗透，设置密码等问题。三个错误的输入后将被锁定。没有更多的解锁。另外，在本设计的计时工作中，由两个555个计时器组成的20s计时电路具有重复的工作区域，这会造成能源浪费，这是一个不足之处，因此，为了使功能更加完善，需要解决将来设计的电子密码锁的两个问题，以便可以大规模地推广和使用。

参考文献

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[3] 邹其洪.电工电子实验与计算机仿真（下）[M].北京：电子工业出版社.2008。

[4] 陈明义.电子技术课程设计实用教程[M].长沙：中南大学.2009。

[5] 任维政.电工技术实践.北京：科学出版社.2008。

作者简介

郭霜（1999-），女，汉，四川省南充市，本科，研究方向：轨道交通信号与控制

刘瑶瑶（1999-），女，汉，四川省宜宾市，本科，研究方向：轨道交通信号与控制

李思谊（1999-），男，汉，四川省绵阳市，本科，研究方向：电子信息

鲁晏鹏（1999-），男，汉，四川省资阳市，本科，研究方向： 信息工程