简易密码锁的设计.doc

简易密码锁的设计1 引言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呢。一 设计任务及要求1 设计一个密码锁由四位二进制代码组成，当正确输入密码时绿灯亮即开锁，当密码输入错误时红灯亮即发出警报。2 开锁时间设置为十秒，一旦超过开锁时间就会立即发出警报。3 有复位功能，点复位键数字显示清零，下次开锁重新开始计时。二 总体框图锁存器计数装置显 示装 置密码比较部分密码输入端在开始输入密码时，计数器开始计数，通过密码比较部分判断密码的正误，密码正确时，计数器停止计数，并且显示开锁。当密码输入错误时，计数器会一直计数，并在第十秒钟给出一个上升沿的脉冲信号，通过锁存器部分给出一个信号给报警部分实现报警功能。三 元器件选择 所选用的元器件见下表：序号元器件个数 1 74LS04N 1个 274LS20N 1个 374LS08N 1个 474LS02N 1个 574LS160N 1个 674LS74N 1个 7脉冲发生器 1个 810K欧姆电阻 5个 9发光二级管 2个 10七段数码显示器 1个 11开关 5个表（一）现将各选择器件的功能简介如下：1三极管非门74LS04 当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平。因此输出与输入的电平之间是反向关系，它实际上就是一个非门。（亦称反向器）。在一些实用的反向器电路中，为了保证在输入低电平时三极管可靠地截止，常将电路接成图2.3.3的形式。由于接入了电阻R2和负电源VEE,即使输入的低电平信号稍大于零，也能使三极管的基极为负电位，从而使三极管能可靠地截止，输出为高电平。当输入信号为高电平时，应保证三极管工作在深度饱和状态，以使输出电平接近于零。为此，电路参数的配合必须合适，保证提供给三极的基极电流大于深度饱和的基极电流。74LS04为六反相器，输入是A，输出是Y，6个相互独立倒相。供电电压5V，电压范围在4.755.25V内可以正常工作。门数6，每门输入输出均为TTL电平（2v高电平）,低电平输出电流-0.4mA,高电平输出电流8mA。其逻辑符号、逻辑功能表、内部结构、管脚图分别如下： 图（一）：74LS04的内部结构 表（二）：74LS04功能表 图（三）：74LS04的逻辑符号 图（四）：74LS04的管脚图2 四2输入与门74LS08 ABY000010101110 08功能图 表（三）08真值表74LS08为四2输入与门，其逻辑符号，逻辑框图，内部原理图分别如图（五）、图（六） 74LS08内部集成了4个2输入端与门电路，他们实现“与”逻辑功能，即只有两个输入端全部为“1”时，输出才为“1”；输入端有一个或两个“0”，输出均为“0”。逻辑关系式为Y=AB。74LS081234567141312111098VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 图（五） 74LS08的逻辑框图图（六） 74LS08的内部原理图3 74LS160N 十进制同步计数器（74LS160）特点：所有输入端均与CMOS电平兼容封装内有一个十进制同步计数器绝对最大额定值（全温工作范围）电源电流VCC或GND55mA工作电压VCC4.55.5V储存温度Ts-55125引脚排列图 图（七） 74LS160引脚排列图功能表CPEP ET工作状态0 置零10 预置数110 1保持11 0保持（但C=0）111 1计数 表（四）在设计时可利用Multisim2001软件提供的十进制同步计数器，如下图图（八） 74LS160在Multisim2001引脚排列图逻辑图图（九） 74LS160逻辑图当D =0 时所有触发器将同时被置零，而且置零操作不受其它输入端状态的影响。当D =1、=0 时，电路工作在预置数状态。当=D =1 而EP=0、ET=1时电路工作在保持状态。如果ET=0 ，则EP不论为何状态，计数器的状态也将保持不变，但这时进位输出C等于0。当D =EP=ET =1时，电路工作在计数状态，电路从 0000 状态开始连续输入10个计数脉冲时，电路将从1001 状态返回0000状态，C端从高电平跳变至低电平可以利用C 端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。4 D触发器74LS7474ls74是一个边沿触发器数字电路器件，每个器件中包含两个相同的、相互独立的边沿触发d触发器电路模块。图（十）：74LS74的内部结构 图（十一）74逻辑符号及管脚图 表（五）74的真值表5 七段数码显示器LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、规格品种全等特点。目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体，已经成为城市信息现代化建设的标志。其真值表如下表六所示：表（六）：七段数码显示器真值表6 发光二极管LED发光二极管，属于电子发光元件，由LED发光芯片、内透明罩、外透明罩、透明树脂、LED发光芯片引脚构成。发光二极管在制作时，使用的材料有所不同，那么就可以发出不同颜色的光，实验中用的是绿色及红色的发光二极管。四 功能模块 1密码输入端 由四个开关及四个电阻组成，通过开关按键控制输出信号，按键正确输出正确信号，且正确按键只有一组，其他都为错误的。电路图如下： 图（十二）2 密码比较部分 由一个非门及一个四输入与门构成，可以通过改变非门个数或者非门的位置来修改所需输入的密码，并通过与门来实现高低电平的输出。 电路图如下图 图（十三）3 锁存器 由一个74LS74N及一个或门构成，通过输入脉冲给出不同的输出信号控制红灯和绿灯的状态，它的输入脉冲信号由计数器的进位端给出，使得十秒后给Q非端发出高电平信号控制警报端。 图（十四）4 计数装置 由一个十进制计数器一个数码显示管及一个复位键构成构成，开锁时计数器开始计数，当正确输入密码时输入给ENT一个低电平信号使计数停止，过十秒通过锁存器使发生警报。密码输入正确即计数停止，通过复位键清零。电路图如 图（十五）5部分显示由两个发光二极管构成，通过四部分可知知道密码的正确与错误五 总体设计电路图 图（十六）本电路通过开关输出高低电平，并通过一个非门及一个四输入与门验证密码是否正确。当密码正确时，通过或非门给ENT一个低电平信号使得计数停止，这时D触发器Q非端输出高电平，四输入与门端也输出高电平，使得绿灯亮即开锁。当密码错误时，计数器开始计数，到第十秒钟时，计数器进位端输出进位信号，使D触发器Q端输出高电平使得红灯亮即发出警报。复位键使计数器重新开始计数。当密码正确时如图所示： 图（十七）当密码输入正确时绿灯亮，表示开锁才成功当密码错误时如图： 图（十八） 当密码输入超过十秒钟并且输入不正确，红灯亮，代表发出警报。在实验连线时并不是很顺利，连线结束仿真时，结果与预期的并不一样。经检查电路图并没有问题。经老师提醒可能是导线的问题。在仔细测试之后找出两根断掉的导线，然后重新进行连线。在这次实验中实验结果与仿真结果一致，达到了预期的设计目的。因为电路图比较简单，安全性并不是非常的理想，所以并不推荐使用。 通过这次课程设计，使我们加深了对各种芯片和原件的了解