数字密码技术（共6篇）
破解数字密码情书
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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突出。传统的机械锁由于其构造简单，被撬的事件屡见不鲜。电子锁由于其保密性高，使用灵活，安全系数高，受到了广大用户的欢迎。
1 电子密码锁电路结构
本设计采用74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路实现电子密码锁控制。电路由两大部分组成：电子密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。
电子密码锁电路结构如图一所示：
2 电子密码锁电路设计
电子密码锁电路包含键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路和报警电路以及键盘输入次数锁定电路等组成。下面介绍各部分电路设计。
2.1 密码输入电路
电子密码锁共设置了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键。若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入;如果用户输入密码的时间超过40秒(一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改)，电路将报警80秒;若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。
开关K1～K9是用户的输入密码键盘，用户可以通过开关输入密码，开关两端的电容是为了提高开关速度。电路先自动将IC1～IC4清零，由报警电路送来的清零信号经C25送到T11基极，使T11导通，其集电极输出低电平，送往IC1～IC4，实现清零，其电路如图二所示。
2.2 密码修改与驱动电路
密码修改电路由双刀双掷开关S1～S4组成(如图三所示),它是利用开关切换的原理实现密码的修改。例如要设定密码为1458，可以拨动开关S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可实现密码的修改。由于输入的密码要经过S1～S4的选择，也就实现了密码的校验。本电路有16组密码可供修改。
由两块74LS112(双JK触发器，包含IC1～IC4)组成密码检测电路。由于IC1处于计数状态，当用户按下第一个正确的密码后，CLK端出现了一个负的下降沿，IC1计数，Q端输出为高电平。用户依次按下有效的密码，IC2～IC3也依次输出高电平，送入与门IC5，使其输出开锁的高电平信号送往IC13的2脚，驱动电路动作，实现开锁。
驱动电路是由一块555单稳态电路(IC13)，以及由T10、T11组成的达林顿管构成。若IC13的2脚输入一高电平，则3脚输出高电平，使T10、T11导通，电磁阀开启，实现开门。同时T10集电极上接的D5(绿色发光二极管)发亮，表示开门，20秒后，555电路状态翻转，电磁阀停止工作，以节电。其中电磁阀并联电容C24是为了提高电磁阀的力矩。
2.3 报警电路
报警电路实现的功能是：当输入密码的时间超过40秒(一般情况下用户输入不会超过)，电路报警80秒，防止他人恶意开锁。
电路包含两大部分，2分钟延时和40秒延时电路。其工作原理是当用户开始输入密码时，电路开始2分钟计时，超出40秒，电路开始80秒的报警，如图四所示。
当触摸密码锁的TP端(TP端固定在键盘上，其灵敏度非常高，保证电路可靠的触发)时，由于人体自身带的电，使IC10的2脚出现低电平，使IC10的状态发生翻转，其3脚输出高电平，T5导通(可以通过R12控制T1的基极电流)。其集电极接的黄色发光二极管D3发光，表示现在电子锁处于待命状态,T6截止，C4开始通过R14充电(充电时间是40秒,此时为用户输入密码的时间，即用户输入密码的时间不能超过40秒，否则电路就开始报警,由于用户经常输入密码，而且知道密码，一般输入密码的时间不会超过40秒)，IC2开始进入延时40秒的状态。
如果用户输入的密码不正确或输入密码的时间超过40秒，IC11的2脚上的电位随着C4的充电而下降。当电位下降到1/3Vcc时(即40秒延时结束时),3脚变成高电位(延时时是低电平),通过R15(R15的作用是为了限制T7的导通电流防止电流过大烧毁三极管)使T7导通,其集电极上面接的红色发光二极管D4发亮,表示当前处于报警状态,T8也随之而导通,使蜂鸣器发声,令贼人生怯,实现报警。
当报警时间80秒后，IC10的6、7脚接的电容C5放电结束,IC10的3脚变成低电平,T5截止,T6导通,强制使电路处于稳态，IC11的3脚输出低电平,使T7、T8截止,蜂鸣器停止报警;或者用户输入的密码正确，则有开锁电路中的T10集电极输出清除报警信号，送至T12(PNP),T12导通，强制使T7基极至低电位，解除报警信号。
2.4 报警次数检测及锁定电路
若用户操作连续失误超过3次，电路将锁定5分钟。其工作原理是：当电路报警的次数超过3次，由IC9(74161)构成的3位计数器将产生进位，通过IC7，输出清零信号送往74161的清零端，以实现重新计数。经过IC8(与门)，送到IC12(555)的2脚，使3脚产生5分钟的高电平锁定脉冲(其脉冲可由公式T=1.1RC计算得出)，经T9倒相，送IC6输入端，使IC6输出低电平，IC13不能开锁，达到锁定的目的。电路图如图五所示：
2.5 备用电源电路
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，其电路图如图六所示。
220V市电通过变压器B降压成12V的交流电,再经过整流桥整流，由LM7805稳压输出5V给系统供电。
为了实现停电检测及供电开关切换，采用R8、R9、R6、R7及IC14构成电压比较器。正常情况下，V+
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。其电路图如图八所示：
3 结束语
采用本电路设计的电子密码锁经过多次修改和整理，实现了电子密码开锁的功能。电路密码含有16种选择，设计要求在规定的时间内按一定的顺序才能开锁。所以在他人不知道密码的情况下开锁的几率很小，保密性强，灵活性高，适用范围广，适合家庭、宾馆等场所。
摘要：本文介绍利用数字逻辑电路设计一种电子密码锁,实现对门的电子控制和报警,并且有各种附加电路保证电路能够稳定可靠地工作,有极高的安全系数。
关键词：电子密码锁,单稳态电路,JK触发器,计数器
参考文献
[1]吴海涛,梁迎春.基于状态机的语音电子密码锁设计[J].电子工程师,2007(,4).
[2]范柳絮,李宏,陈娟,谷志敏.基于CPLD的电子密码锁设计[J].电子测量技术,2008(,3).
1.消化食物：24小时
食物咀嚼3秒钟即可吞下肚，但是在人体中的消化时间却会持续一整天。伦敦大学学院胃肠病学专家安顿·艾曼纽尔博士表示，食物进人胃中，在胃酸的帮助下，会以每分钟13—17焦耳的速度被分解。油腻食物消化时间会更长。不过，消化食物的时间也会因人而异，16—30小时属于健康范围。美国夏威夷大学研究发现，汉堡等食物消化时间可长达3天，而水果只需1小时。女性、老年人及服用降压药和抗抑郁药的患者消化速度相对较慢。另外，焦虑等不良情绪也会导致消化减速。而肠易激综合征等肠道炎症则会使食物消化时间缩短到16小时以内。
2.伤口愈合：长达两年
哥伦比亚大学一项研究发现，受伤之后伤口愈合程序就开始启动，但是手术创口等伤口完全愈合则需要两年的时间。研究发现，创伤发生后不到1秒钟血管就会收紧以减少出血。血小板凝结帮助封堵伤口。钙、维生素K和纤维蛋白原等物质会立即启动，以便形成结痂。之后3个月瘢痕组织形成，随后在两年左右的时间中，瘢痕组织增强，但只能达到最初皮肤组织力量的80%。科学家表示，糖尿病、布洛芬药物等因素都会抑制伤口愈合。年龄增大和睡眠呼吸暂停等因素会妨碍伤口愈合。维生素c对伤口愈合起到关键作用，维生素c不足，伤口更难愈合。
3.发胖：3小时
英国牛津大学研究发现，餐后1小时，饮食脂肪就可进入血液，3个小时，大部分就可进入腰部等处的脂肪组织。如果一顿饭的总脂肪为30克，那么饭后3小时，腰部脂肪会增加两三茶匙。这些脂肪只是暂时的能量储存。但是如果摄入脂肪过量，则容易导致腰部脂肪囤积，日积月累会导致肥胖症。
4.达到性高潮：女人20分钟，男人3分钟
多项研究表明，性高潮持续时间从几秒到半分钟不等，然而达到高潮的时间却存在性别差异：女性平均10—20分钟，男性只需两三分钟。伦敦妇科专家约翰·斯塔德教授表示，大脑、心脏和激素等都会影响到性欲和高潮，因此男女性高潮时间存在很多变量。
5.补偿1品脱（相当于568毫升）血液：6周
失去或献出1品脱血液后，血浆补充需要大约24小时，但是红细胞的弥补则需要4—6周。整个补血过程从肾脏开始，肾小管周围细胞感知血氧量下降后，开始分泌促红细胞生长素。男女献血者两次献血间隔时间分别需要等待至少12周和16周，其原因是男性体内血铁水平相对较高。
6.怀孕：30分钟
美国加州大学研究发现，精子上游至子宫颈并在输卵管中与卵子结合只需要半个小时。卵子可在1秒钟内释放一种吸引精子的激素。如果女性卵子无法释放足够的这种激素，或者精子细胞无法识别这种激素，就会造成不孕不育问题。研究发现，卵子一旦受精，妊娠时间会从37—42周不等。
7.指甲生长速度：每月2—4毫米
美国北卡罗来纳大学的一项研究发现，人的指甲生长速度平均为3.55毫米/月。由于阳光充足体内维生素D更多的缘故，夏天指甲生长速度更快。指甲长得太慢是饮食不良的信号。
8.喝水后小便：1小时
英国汉普郡医院泌尿外科专家罗兰德·雷斯表示，喝水（或其他流质）之后，水通过肠道进入血流，然后经过肾脏过滤后送入膀胱，之后排出体外。整个过程大约需要1个小时。喝咖啡之后，因咖啡因刺激膀胱，造成小便次数增多。而酒精是一种利尿剂，饮用含酒精的饮料之后，尿液会更多，小便也更频繁。膀胱通常可容纳300毫升尿液，所以正常小便为三四小时一次。然而，前列腺增生等情况会增加尿频概率，这些患者膀胱尿液容量往往只有100毫升，所以膀胱排空次数会大增。
9.大脑生长期：25年
英国爱丁堡大学发展神经生物学教授大卫·普赖斯表示，三四岁之前是大脑发育的关键期，这就如同电话系统的主干线已经铺好，但是一些分支电话线尚待连接。4岁之后，大脑就会失去形成“分支电话线”的能力。到青春期时，除了前额叶之外，大脑基本充分发育。到25岁时，大脑发育才彻底完成。
10.青春期：3～8年
英国内分泌学专家马克-范德帕姆普博士表示，女孩青春期通常从9—12岁开始，之后可持续3-5年。女孩乳房发育的平均起始年龄为9岁，月经初潮年龄从8—20岁不等，平均为12岁。个头不再增长通常是青春期结束的标志。女性一般为月经初潮之后两年。男孩青春期通常从10—13岁开始，持续时间为5—8年。主要性征包括，睾丸增大、个头增高、毛发增多和声音更沉等。
11.肺脏发育：18—22年
英国布里斯托尔大学儿科学教授约翰·亨德森表示，人的呼吸系统发育从子宫内开始，到妊娠16周时基本完成。出生之后，呼吸道变宽，气囊会随着肺脏的增大而继续发育。这一过程会持续整个儿童期。由于女性比男性青春期更早，因而其肺部功能达到峰值时间也比男性更早。女性为20岁前，男性为20岁之后。
亨德森教授表示，一些因素会阻止肺部功能发育达到峰值。父母吸烟、母亲孕期吸烟、早产、出生体重偏低、肺部反复感染、儿童期哮喘等都会直接影响到肺脏的正常发育。
12.更年期：2～10年
范德帕姆普博士表示，进入更年期的平均年龄为51岁，但是40～55岁进入更年期都属正常。由于雌激素的缘故，进入更年期太晚会增加患乳腺癌的危险。英国癌症研究会研究发现，与45岁绝经的女性相比，55岁绝经的女性患乳腺癌的危险增加30%。而进入更年期过早意味着失去雌激素保护过早，进而导致骨质疏松症、心脏病和脑卒中的危险增加。
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关键词：数字电路,密码锁,仿真
1.系统总体设计方案
简易密码锁控制电路总体上可以分为8个模块:(1)密码设置模块,(2)密码输入模块,(3)密码比较模块,(4)输出显示模块,(5)计时模块,(6)报警模块,(7)封锁模块,(8)人为停止报警模块。
图1总电路框图
2.各模块设计方案及原理说明
(1)密码设置模块
原理:预置密码是四位二进制密码(高低电平控制),开关向上为0,向下为1。电路用一个开关按键S1依此输入4位密码,用S2控制时钟脉冲信号的产生,每来一个脉冲,就把S1中代码(0和1)输入到移位寄存器74hc194中,4位移位寄存器会依此把密码记入电路,停止输入脉冲信号,改变开关设置不会影响密码的存入,表示密码输入完成。
(2)密码输入模块
原理:密码输入由4个单刀双掷开关S7、S6、S5、S4构成,开关向上拨动为0,向下拨动为1,依次输入给密码比较模块。
(3)密码比较模块
原理:密码比较模块由74hc85构成,主要将密码设置模块和密码输入模块输进去的数字进行数值大小的比较,从6号引脚获得输出,即:数值相同时输出为1,数值不同时输出为0。
(4)输出显示模块
原理:密码相同时输出为1,LED灯因获得高电平而亮,密码不同时led灯获得低电平不亮。
(5)计时模块
原理:计时模块主要由3片74hc161级联而成,因所记时间300秒大于两片74hc161所级联产生最大计数16x16=256秒,所以用三片74hc161级联。计数的方式主要采用的是置数法,前一级产生的进位CO作为下一级开始计数工作的触发,最后计数完成产生的CO由于是一瞬间由0到1再到0的过程所以将其接到74hc194的CP管脚上,将194提前置入的1移位至QA输出端完成输出为1状态的保持。保持的信号将作为下一级报警信号的触发。
(6)报警模块
原理:报警模块主要由蜂鸣器组成,平时为低电平不响,当其接收到上一级计时模块的高电平信号时发出报警声。
(7)封锁模块
原理:当计时完成通过74hc194保持的高电平经过非门后就变成了低电平,与前面数值比较的结果共同输入进与门,其输出结果始终为低电平导致LED不亮,从而完成了封锁功能。
(8)人为停止报警模块
原理:密码输入模块中的开关S3不仅作为开关S5连接到高电平的控制端,而且还是3片74hc161置数的控制端,正常工作时开关接到高电平,当计时完成产生报警时只需将S3接到低电平就可使3片74hc161不停置数从而控制了报警信号的产生。
3.总结
由于本设计针对的是数字电路,相对于单片机设计来说过于复杂,且操作繁琐修改麻烦,但从认识和使用芯片的角度上说是更好的一种选择。
参考文献
[1]武玉华,路而红,梁巨辉,张磊.数字密码锁专用集成电路的设计[J].计算机测量与控制,2010,12:2842-2845.
[2]邱燕,邓鹏戈.数字电子密码锁[J].陕西国防工业职业技术学院学报,2009,04:38-41+44.
[3]严士农.新颖的数字电子密码锁[J].电子工程师,2001,02:48-49+53.
【关键词】单片机，数字化，密码电子锁
随着社会经济的不断发展，安全防盗已成为社会问题。如何制作安全可靠，又要使用方便的各种防盗锁，是制锁者长期以来研制的主题。在电子技术飞速发展的今天，具有防盗报警等功能的电子密码锁代替弹子锁和密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。电子密码锁具有机械锁无可比拟的优越性，它不但可以完成锁本身的功能，还可以兼有多种功能，如记忆，识别，报警等，电子密码锁以其安全性高，成本低，易操作等优点受到越来越多人的欢迎。但是目前使用的电子密码锁大部分是基于串行ROM芯片进行设计的，其将密码以明文的形式直接存储于芯片中，很容易被不法分子盗取，该方案成本较高且安全性得不到保证，本文从经济实用的角度出发，设计了一种多功能电子密码锁，该密码锁将用户输入的密码经TEA算法加密后保存于单片机自身的EEPROM中，从而大大简化了系统结构，降低了成本，提高了系统的保密性和可靠性，具有一定的推广价值。
一、设计思路
以AT89C51为中心控制元件，用24C02作为密码存储元件，通过1602液晶屏显示。根据屏幕提示，从键盘输入一组密码，CPU把该密码和预先设置的密码比较，对则将锁打开（不同锁的控制方式不一样，比如加电控制电磁铁抽回，从而打开），或者进行改密，改密后利用24C02将改变了的密码保存，使掉电密碼不丢失，并通过LED的亮来来显示锁的开、关。设计方法：输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键，功能键包括退格键和确认键。液晶显示，但是输出显示符号“*”。用发光二极管模拟锁的情况，锁关时发光二极管来，打开时发光二极管亮。输入密码错误时报警。软件的设计主要包括24C02密码的存、键盘键值的读取、液晶屏的显示、密码判断程序和报警程序。
二、系统硬件设计
1、按键电路设计
每一条水平(行线)与垂直线(列线)的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I /O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。
2、LCD显示模块设计
LCD显示模块设计中采用常用的字符型液晶模块1602，它是用5* 7的点阵图形显示字符，最多可显示2行16个字。图3为1602液晶模块与STC单片机的连接图。单片机P1口与1602液晶模块的数据口连接传输数据，P3口分别控制RS，RW和使能端E。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。DB0～DB7为8位双向数据线。V0为液晶屏对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10 kΩ的电位器调整。
3、存储电路设计
存储电路主要作用是存储密码，提供校验码以在密码判定的时候作为密码安全性的一道屏障。
存储电路采用ATMEL公司推出的容量为512KB的串行电可擦除、可编程存储芯片AT24C512设计，传输方式为I2C总线。这样设计的优点在其简单性和处理的高效性上。一般A0、A1、WP接VCC或GND，SCL、SDA接上拉电阻(上拉电阻的阻值可参考有关数据手册选择，通常可选5K到10K的电阻，设计中选用的电阻阻值为10K)后再接单片机的普通I/O口，即可实现单片机对AT24C512的操作。在对AT24C512开始操作前，需要先发一个8位的地址字来选择芯片以进行读写。其中要注意“10100”为AT24C512固定的前5位二进制；A0、A1用于对多个AT24C512加以区分；R/W为读写操作位，为1时表示读操作，为0时表示写操作。AT24C512内部有512页，每一页为128字节，任一单元的地址为16位，地址范围为0000～0FFFFH。
三、系统软件设计
软件任务分析环节是为软件设计做一个总体规划。从软件的功能来看可分为两大类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能（如测量、计算、显示、打印、输出控制和通信等）；另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色的软件。这两类软件的设计方法各有特色：执行软件的设计偏重算法效率，与硬件关系密切，千变万化；监控软件着眼全局，主要处理人机关系，特点是逻辑严密、千头万绪。
本设计要完成的软件任务主要有：一是键盘输入的识别；二是4位LED的显示；三是密码的比较、修改、存储；四是AT93C46的读取与写入；五是报警和开锁控制电平的输出。根据以上任务，结合硬件结构，可以将键盘输入的识别用来作为系统的监控程序（主程序），用显示程序来延时，不断查询键盘。如果有键按下，就得到相应的键值。结合当前系统所处的状态，调用不同的操作模块，实现相应的功能。而执行模块主要有数字输入模块、确定键模块、修改键模块及显示模块。
结论：
本文主要介绍基于AT89S51单片机的电子密码锁设计方法，系统实现了密码锁的控制功能，此外由于采用AT24C04芯片，增加了系统的安全性和可靠性，在家庭住宅，办公保险等领域具有广泛的实用性。
参考文献：
[1]董继成. 一种新型安全的单片机密码锁[J]. 电子技术应用，2004，(3)：58-60.
[2] 范柳絮. 基于CPLD的电子密码锁设计[J]. 电子测量技术，2008，3(31)：180-182.
