密码锁数电课程设计.doc

数字电子技术基础课程设计报告设计题目： 数字密码锁 院 系： 湖南城市学院 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 1012501 姓 名： 段良威 学 号：101250128 指导教师： 张学军 二0一二年 五月 二十日设计目的1、 巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。2、 培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。3、 通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用的分析方法和工程设计方法。4、 学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能。5、 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的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲睐。技术指标每把锁都有其预先设定好的（六位二进制数）密码，该密码可以修改。输入密码按确定键后，若密码正确则锁打开（此设计用发光二极管S表示锁，锁打开就是点亮发光二极管S），打开的持续时间Tx为按下确定键到松开后20秒（按住确定键不放的话S一直亮着）。若密码不正确则电路发出报警信号（用放光二级管J和蜂鸣器表示，报警就是点亮放光二级管J，蜂鸣器响起），警报持续时间也为Tx。任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。元器件清单名称型号数量四/2输入端与非门74LS001块译码器74LS1381块5555551块同步D触发器74LS1751块发光二极管2个杜邦线1根插针1排芯片插槽DIP141个芯片插槽DIP162个芯片插槽DIP81个万用板9cm*15cm1块电阻2M1个电阻4702个电容10uf1个电容103(0.01uf)1个蜂鸣器1个按钮1个拨动开关单刀双掷6个二极管1个电路框图密码验证模块计时模块开锁信号报警信号密码输入确定输入逻辑组合模块修改密码锁住输入单元电路的设计密码验证模块此模块主要是用输入键盘和74LS138实现，74LS138为3线-8线译码器,它的真值表如表1-1. 表1-1输入输出S1S2+S3A2 A1 A0Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70XX X X1 1 1 1 1 1 1 1X1X X X1 1 1 1 1 1 1 1100 0 00 1 1 1 1 1 1 1100 0 11 0 1 1 1 1 1 1100 1 01 1 0 1 1 1 1 1100 1 11 1 1 0 1 1 1 1101 0 01 1 1 1 0 1 1 1101 0 11 1 1 1 1 0 1 1101 1 01 1 1 1 1 1 0 1101 1 11 1 1 1 1 1 1 0图1-1由表1-1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把S1 S2 S3 A2 A1 A0作为密码输入端，与输入键盘相连,共有26=64种输入情况。Y0Y7只需要选择其中一端作为密码验证信号输出就行了。有8个选择，也就是修改密码时，只有8个不同的固定密码可以选。电路连接图如1-1. 密码设定端至74LS175密码和密码选择端对应表如表1-2密码设定端的连接密码Y0100000Y1100001Y2100010Y3100011Y4100100Y5100101Y6100110Y7100111 表1-2计时模块此模块选用555电路单稳态的一种变形。如图2-1.至74LS175B图2-1 按下确定开关将在时基电路输出端OUT（第3引脚）产生高电平，经延时Tx后，输出端OUT将保持低电平不变。(Tx1.1R1C1) 当按钮按下时C1储存的电荷通过SW7泄放，2脚TR受低电平触发，555置位，3脚输出高电平。松开按钮后，定时即开始，此时电源通过电阻R1向C1充电，使C1两端电平不断升高，当升至2/3Vcc时，时基电路复位，定时结束，3脚输出低电平。锁定输出此模块用的是D触发器74LS175.其电路连接如图3-1AA来自555来自74HC138图3-1该模块是把密码验证模块送来的验证结果存住。在按下确定键时，555电路3脚产生的上升沿使触发器做出反应。如表3-1.输入输出CLKDQ001表3-11X保持逻辑组合模块此模块的两个输入端是接锁定模块的输出端A和计时模块的输出端B。两个输出端分别接开锁指示灯S和报警指示灯J。它们的真值表如表4-1。A BS J0 01 10 10 11 01 11 11 0 表4-1所以S = A B J=A B由此可以选用74LS00.实现该模块的逻辑功能A的非直接用74LS175的3引脚输出。其连接图如图4-1.AAB 图4-1总电路图问题及解决 设计该电路的最初方案是用51单片机实现，其优点是硬件电路简单，功能拓展方便。但该课程设计的要求是电路主要选用中规模TTL集成电路74系列（不能用专用集成电路）。所以放弃最初方案。 密码验证模块的最初设计方案是用逻辑门电路实现，但其缺点是电路连接复杂。还有一种普遍的方案是用数据比较器74LS85，其优点是可以设置16种密码但只用一片的话只有4位密码输入。使用译码器74LS138可使电路连接简单得多，也可以有6位密码输入。 开始时设计存在一个缺点，就是在按确定键后到计时结束这段时间内键盘密码的输入是有效。即在第一次按错密码而警报响起时马上输入正确密码，则警报停，开锁信号灯亮。其波形图如图5-1.（S, J为低电平时才能点亮LED灯）BASJtttt图5-1Tx经过思索应该引进锁存器，翻阅资料后，发现D触发器74LS175可以解决该问题，于是增加了74LS175。但还有个缺点，就是给电路上电时，前22秒是会给555电路的C1充电，3引脚在这段时间是高电平，而74LS175输出的是低电平，有表4-1可知S亮，既锁会打开。为解决这个缺点，可以增加个二极管。测试数据 密码选择端选择Y7时，查表1-2可知道密码为100111。测试的数据如下表5-1 表5-1密码输入信号灯123456SJ000000暗亮000001暗亮000010暗亮000011暗亮000100暗亮000101暗亮000110暗亮000111暗亮001000暗亮001001暗亮001010暗亮001011暗亮001100暗亮001101暗亮001110暗亮001111暗亮010000暗亮010001暗亮010010暗亮010011暗亮010100暗亮010101暗亮010110暗亮010111暗亮011000暗亮011001暗亮011010暗亮011011暗亮011100暗亮011101暗亮011110暗亮011111暗亮100000暗亮100001暗亮100010暗亮100011暗亮100100暗亮100101暗亮100110暗亮100111亮暗101000暗亮101001暗亮101010暗亮101011暗亮101100暗亮101101暗亮101110暗亮101111暗亮110000暗亮110001暗亮110010暗亮110011暗亮110100暗亮110101暗亮110110暗亮110111暗亮111000暗亮111001暗亮111010暗亮111011暗亮111100暗亮111101暗亮111110暗亮111111暗亮心得体会以上为所设计的电子密码锁电路，它经过多次修改和整理，可以满足课程设计的基本要求，但因为水平有限，此电路中也存在一定的问题，譬如说电路的密码不能遗忘，一旦遗忘，就很难打开，要么一个一个试，要么拆开观察密码设置端后查表。电路密码只有8种可供修改，但由于有64可能输入，所以他人要一次就开锁的几率很小。通