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八月 5 2019

采用LM567和NE555的电子锁控制系统电路设计

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  由于机械锁普遍存在钥匙密匙量低、可恶意复制锁,并且机械锁因为有锁孔,露在外面会有很大的安全隐患,因此本文介绍了一种由LM567和NE555设计的二级加密电子锁控制系统电路,其是根据选频应用的相关知识和延时电路设计的基本方法,进一步融合,保证了安全性,从而应用在实际的电子锁设计中,可以根据自己的需求设计不同的加密等级。本文详细介绍了具体电路的基本构成、原理、注意问题。

  1.LM567简介

  LM567 为通用锁相环电路音调译码器,其基本工作状况有如一个低压开关,当其接收到一个位于所选定的窄频带内的输入变频信号时,其开关就接通。所检测的中心频率可以设定于0.1至500KHZ之间的任意值,检测带宽可以设定在中心频率14%内的任意值。而且,输出开关延迟可以通过选择外电阻和电容在一个宽时间范围内任意改变。

  LM567的管脚功能如下:

LM567引脚排列

  图1 LM567引脚排列

  ①、②脚通常分别通过一电容器接地,形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽:电容值越大,环路带宽越窄。①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。

  ③脚是输入端,要求输入信号≥25mV。

  ④脚是电源正极。

  ⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2,f2≈1/1.1RC。

  ⑦脚是电源地

  ⑧脚是逻辑输出端,其内部是一个集电极开路的三极管,允许最大灌电流为100mA。

  2.NE555简介

  NE555(Timer IC)为8脚时基集成电路,是属于555系列的计时IC的其中的一种型号,555系列IC的接脚功能及运用都是相容的,只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同;而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC,只需少数的电阻和电容,便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。

NE555

  图2 NE555

  主要特点

  (1)只需简单的电阻器、电容器,即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广,可由几微秒至几小时之久。

  (2)它的操作电源范围极大,可与TTL,CMOS等逻辑电路配合,也就是它的输出电平及输入触发电平,均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。

  (3)其输出端的供给电流大,可直接推动多种自动控制的负载。

  (4)它的计时精确度高、温度稳定度佳,且价格便宜。

  3.硬件设计

  使用硬件加密控制电路,只有当其接收到特定的控制信号之后,控制电路才能够正常工作,实现打开电子锁的功能。未被授权的、或者错误的控制信号,均不能够使电子锁的电磁铁(电机)工作。

  3.1供电电路

  电子锁控制电路由DC12V供电,其对外接口仅包括DC12V正,DC12V负和控制检测信号三个线路接口;电路内部加有压敏电阻和自恢复保险丝,使硬件电路板在接线错误或电压电流过大(大于DC12V小于48V)的情况下,保护电路和芯片不至于损坏。

  3.2选频控制电路

  该部分电路分为两级,第一级电路是以LM567芯片为核心的选频通路,仅当控制信号为特定带宽内(1KHz5%)的变频信号时,通路才会有输出,如图3。

选频控制电路

  图3 选频控制电路

  第二部分是以NE555为核心的延时控制电路,该电路既能够对控制信号实现二级加密,又能够延时控制电子锁的关闭,提高了电子锁的保密性和稳定性,如图4。

延时控制电路

  图4 延时控制电路

  3.3电机(电磁铁)控制电路

  控制电路采用大功率MOC管SI4856DY,最大驱动电流可达10A以上,确保了电机或电磁铁启动工作的稳定,如图5。电路控制流程和特点说明:

电机(电磁铁)控制电路

  图5 电机(电磁铁)控制电路

  (1)上位机或卡机设备通过一条信号线,对电子锁控制板输入10次以上间隔50毫秒1KHz的方波,每次方波持续时间亦为50毫秒,使控制板上控制电路选通,开启电磁铁或电机,之后完成机械部分开锁。特别注意:该控制板对控制信号有着及其严格的要求,仅输入高低电平或者某一频率的脉冲信号均不能够将其打开,该功能特点极大的提高了电子锁的安全性与保密性。

  (2)电子锁开启后,由到位开关检测开锁是否成功,由此上报给上位机或设备。

  4.结语

  本设计基于LM567和NE555的电子锁控制系统电路设计,实现了更加安全更加稳定的电子锁。电路结构简单清晰,生产成本低,但却能极大地提高了电子锁的安全性和保密性,在实际应用中可以应用于电子储物柜,各种设备门锁上。

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