微电脑智能锁具 【技术领域】
本实用新型涉及一种电子控制装置，属于电子技术和信息技术领域。
背景技术
现在通用的机械锁普遍存在容易复制，保险性能不强等缺点，有些人甚至不用钥匙就可打开大多数机械锁；IC卡锁虽实现了智能化，但在实际应用中，易污损，易丢失，产品不通用，使用不便。现有的多种密码锁，也存在着一些缺点：简单的开关式密码锁，密码位数少，修改不方便，保密性不强。数字门电路的密码锁，修改不方便，不能自动检测，缺乏智能化。CUP控制电脑板密码锁，都不能与个人电脑驳接，智能化受到限制，难以达到家庭智能化的要求。前密码锁系统普遍使用的电动锁具都不具有自动上保的功能，关门后容易忘记上保，防撬能力差。很多电动锁的驱动电路使用的是三极管电路，在感性负载情况下工作，容易击穿而产生故障。还有一些电动锁使用的是交流接触器驱动，触点经常发生拉弧打火现象，久而久之会发生触点氧化、烧粘、烧死等现象，可靠性差故障率高，系统稳定性差。
【发明内容】
为了克服现有技术不足，本实用新型提供了既能使用密码开锁，也可使用钥匙开锁，通过键盘和PC联机两种方式修改密码，自动关机，防止恶意试码，锁头自动上保，防盗防撬，存储器自动检测硬件故障的一种微电脑智能锁具。
本实用新型的技术方案是：主要由4*4键盘电路、位驱动电路、8031微处理器、锁头电磁铁驱动电路、E2PROM存储体、保护电路、电源控制电路组成；8031微处理器直接读取键盘信息，并与E2PROM双向交流数据；8031微处理器控制着位驱动电路的工作，由位驱动电路直接操作蜂鸣及LED指示灯电路、锁头电磁铁驱动电路、电源控制电路和保护电路；保护电路直接控制着E2PROM的读写；所述8031微处理器电路部分包括串行通讯电路，它能与PC机联机远程修改密码；设计的节能键盘在无动作时电流为零；直流电系统悬浮于交流电之上，直流电信号利用晶闸管控制电动锁交流电源；电动锁内设有回勾装置保证在关门时能实现自动机械上保。
所述与PC联机远程修改密码的电路是，电脑板电路中集成电路MC1489(U1A)的1脚、地线、集成电路MC1488(U2A)的3脚分别接于插座J3的1、2、3脚，最终通过串行线分别连接于机COM1或COM2口的TXD、地线、RXD信号接口。
所述E2PROM保护电路，可以防止开关电源时对E2PROM的无意改写，由E2PROM 2864A(U4)地20脚并接电阻R8的一端及光耦TLP521(U16)的16脚，R8的另一端接地，U16的15脚接与非门集成电路7400(U17)的3脚，U17的1脚接CPU 8031的P1.0脚，U17的2脚接非门集成电路7404(U18)的2脚，U18的1脚接译码器74LS138(U3)的14脚，U16的2脚接三极管Q1的发射极，U16的1脚通过R9接地，Q1的集电极接+5V，Q1的基极通过R10获得正向偏置，电容C3接于Q1的基极和地之间。
所述键盘用无自锁按钮焊接而成，其一端接地，另一端接信号线，信号线通过J1、J2插口，并接于与非门电路74LS30和总线驱动器74LS244的输入端，门电路74LS30的8脚输出信号通过非门电路74LS14取反后接于CPU 8031的INT0或INT1，总线驱动器74LS244输出端接入CPU 8031的P0口数据总线，74LS244的选片信号受与门集成电路74LS32输出控制，74LS32的输入端分别接CPU 8031的17端和译码器74LS138(U3)的4脚或5脚。
所述电动锁电磁铁驱动电路由CPU的P1.6脚接电阻R15的一端，R15的另一端接三极管Q6的基极，Q6的集电极接+5V电源，Q6的发射极接双向晶闸管KS20的门极，KS20的阴极并接地线和电磁铁线圈K的一端，电磁铁线圈的另一端和KS20的阳极分别接于36V变压器次极的两端。
所述电动锁主要包括固定磁路、衔铁、线圈、锁舌和回勾装置，其中固定磁路和衔铁内套有与锁头电磁铁驱动电路连接的交流线圈，衔铁在线圈和衔铁复位弹簧的作用下可绕轴转动，活动连杆连接衔铁和锁舌，锁舌头部由锁舌斜面和矩形柱两部分组成，锁舌末端是一个滑槽，活动连杆一端凸出的轴在滑槽内呈滑动状，锁舌杆固定有脱钩推杆，脱钩推杆的背面轮廓线有一个斜坡，锁钩前端有凸出体，凸出体在弹簧的作用下沿脱钩推杆背面的轮廓线运动，从而带动锁钩转动，锁舌在锁舌复位弹簧的作用下复位。
采用以上技术方案后，本实用新型达到的有益效果是：密码位数不定长，最高可达16位；可与电脑联机，实现在线修改密码，为将来功能升级提供可能；自动上保，电动开锁；自动检测存储器，指示灯反映其技术状态；开关机时，保护电路可防止对E2PROM的误操作；锁具电磁铁电路采用电子开关电路，无拉弧无火花，性能稳定，安全可靠。
【附图说明】
图1为本实用新型的锁具系统原理框图。
图2为本实用新型的电脑板电路原理图。
图3为本实用新型的电动锁机构图。
图3所示中，固定磁路1，活动衔铁2，电磁铁线圈3，锁舌4，活动连杆5，锁钩凸出6，脱钩推杆7，锁钩弹簧8，锁钩9，锁舌复位弹簧10，衔铁复位弹簧11，锁舌斜面12，锁舌矩形柱13，滑槽14，锁舌杆15。
【具体实施方式】
集成块部分：U1为MC1489，U2为MC1488，U3为74LS138，U4为2864A，U5为8031，U6为74LS373，U7为2764，U8为74LS14，U9、U10为74LS173，U11、U12为74LS30，U13、U15为74LS244，U14为74LS32，U16为TLP521，U17为7400，U18为7404。
三极管部分：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5为9014或9013，Q6为9013。
电阻部分：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8为1KΩ，R9为100Ω，R10为10KΩ，R11、R12、R13、R14为500Ω，R15为10Ω、0.5W，R18为47K，R19为8KΩ，R81为100KΩ。
电容部分：C1、C2为3PF，C3为100Uf，C4为10Uf，C5为0.01Uf，其它滤波及电源净化均采用47uF电解电容和较大的瓷片电容。
电动锁中电磁铁请选用36V交流线圈，电流应小于2A。
晶闸管采用KS20/500。工作时：
1、与PC联机远程修改密码方面
本系统通电后一直在发送握手信号，PC机受到并确认后，将新、旧密码等信息串回本系统。本系统受到PC传回信息后立即进行对比等必要处理，如果旧密码正确就会用新密码代替旧密码并保存下来；操作完成后还将修改成功与否等情况发给PC。连接电路工作如下：
CPU 8031的TXD脚将要送出的TTL信号传给MC1488(U2)，MC1488将其转变为RS232信号，通过串行口线发给PC机串行口的RXD脚。PC机串行口的TXD脚将发出的RS232信号通过串行口线传到本系统MC1489(U1)的1脚，MC1489将其转变成TTL电平信号传送到8031的RXD脚，从而使本系统收到PC机发出的信息。
2、E2PROM保护系统方面
系统通电之处没有复位时和断电瞬间，电脉冲复杂，信号混乱，容易对E2PROM造成误写入，使系统不可靠，因此设计了保护电路。接通电源时R10与C3构成了延时电路使Q1的基极要等到系统复位完成后才得到高电平。所以通电初期的危险时期Q1基极为低电平，Q1截止，TLP521(U16)的第一对光耦就截止，U16的15脚呈高阻态，在R81的作用下，2864(U4)的选通端呈高电位，2864禁止读写。系统复位完成后Q1的基极呈高电位，Q1导通，U16的第一对光耦导通，2864的选通端(20脚)通过光耦接到7400(U17)的3端。由于系统初始化后8031的P1.0口出高电平，2864的选通端(20脚)直接受74LS138的选片信号控制。关机时，8031的P1.0口出低电平，使7400(U17)的3脚输出总为高电平，2864被禁用。
3、低功耗键盘方面
键未按下时，悬空74LS30(U11)和74LS30(U12)认为是高电平相“与非”出低电平，经74LS14(U8)取反后为高电平，不能引起8031中断。
当有键按下时，J1插口对应信号线通过该按钮接地，U11或U12出高电平，经74LS14(U8)取反后为低电平，引起8031中断执行读键盘的子程序。8031的P0口通过74LS244读取键盘信号判断键值。
4、电动锁驱动电路方面
不开锁时，8031的P1.5口出低电平，三极管Q6截止，双向晶闸管KS20失去门极电流而截止。锁具电磁铁K得不到36V交流电，不动作。
开锁时，8031的P1.5口出高电平，三极管Q6导通，双向晶闸管KS20得到门极电流而截止。锁具电磁铁K得到36V交流电，开锁。关闭时，8031的P1.5口出低电平，三极管Q6截止，双向晶闸管KS20失去门极电流，当36V交流电过“零”点时KS20关闭，K失电锁复位。
5、锁头自保说明
锁具利用电磁铁原理，微电脑发信号驱动晶闸管接通交流36V的锁头电磁铁线圈3，衔铁2吸合拉回锁头4，门打开。控制信号取消后线圈3失电，锁头4在弹簧的作用下将要伸出，但由于内部锁钩9的作用只能伸出一半(露出锁设斜面12，以利关门)，关门时，锁舌斜面12由于碰撞门框上的锁舌壳被顶回一部分，脱钩推杆7后退，其背部斜面将锁钩9挑开，在弹簧10的作用下使锁舌完全弹出，斜面12后的柱状部分13露出落入锁舌壳内，与传统防盗门相似起到防盗防撬作用。我设计的锁具与传统防盗门锁具相比具有自动上保的作用。
操作时，按下启动按钮，电源指示灯亮，系统鸣叫两次，(说明系统自检通过)可以正常操作。按“输入”键，输入指示灯亮。输入密码，密码输入结束后按“确认”键确认。
正确输入密码并确认后，门自动打开，约2秒钟后锁复位。可用键盘修改密码：门正确打开后，立即按住“修改”键三秒钟，直到鸣叫声停止，松开“修改”键。输入新密码后按“确认”键，重输一次新密码后按“确认”键即修改成功。可用个人电脑修改密码：用配套的串行口线将装置串行接口与个人电脑的COM1或COM2口连接好。打开电脑，运行“微电脑锁具系统密码修改程序”，填写好原密码和新密码及核对用新密码，然后启动微电脑智能锁具系统。点击PC界面上的发送按钮，系统自动侦测串行口号，大约一分钟内通讯结束。程序窗口的下方自动显示完成情况等反馈信息。关机：系统启动后10秒左右未操作，将自动关闭锁具系统。按下“关机键”立即关机。重启动：按“重启”键，立即重新启动。