课程设计说明书 密码锁设计.doc

课程设计说明书设计题目： 密码锁 系 别：应用电子与通信技术系班 级： 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 年 月 日课 程 设 计 任 务 书课程设计题目 密码锁功能技术指标功能要求：按照密码锁排列顺序输入电路方能开锁，提高开锁难度，加强密码锁保护作用。技术指标：可设置九位密码、密码输入错误无法正常工作、密码锁打开后可延时七秒。工作量适中工作计划1）分析题目，查找资料，确定方案2）画电路总框图，原理图，确定元器件3）购买元器件4）安装，调试电路5）撰写说明书指导教师评语指导教师： 年 月 日目录第1章 绪论1 1.1设计题目和设计指标 1 1.2设计功能1 1.3设计目的1第2章 电路的选择2 2.1 电路框图2 2.2 电路比较2第3章 单元电路设计及工作原理3 3.1 九位密码的电路设定3 3.2 延时电路5第4章 电路的组装调试7 4.1合理布局7 4.2分级调试7结论8收获和体会9致谢10参考文献11附录12第1章 绪论1.1设计题目和设计指标 设计题目:密码锁 设计指标： 1）用电子器件设计制作一个九位数字密码锁，使之在输入正确密码时开锁。 2）如果九位密码输入错误，开锁电路将不能正常工作。 3）密码正确输入后，开锁电路可以延时七秒。1.2设计功能 1) 7s内未能将锁打开，则电路自动复位进入自锁状态。 2) 当保密电路断开时密码才有效，加强保密性 。1.3 设计目的 1）理解触发器的逻辑功能。 2）理解电子密码锁的设计思路。 3）了解触发器在电子电路中的应用。第2章 电路的选择2.1电路框图 本次课程设计共参考了两套方案。方案一如图2-1，由输入电路、校验电路、开锁电路、执行电路、密码修改电路及报警电路构成。 图2-1 方案一 电路框图 方案二如图2-2，由译码器、按键输入电路、延时电路及保密电路构成。 译码器按键输入保密电路延时电路 图2-2 方案二 电路框图2.2 电路的比较方案一主要是运用74LS112和555定时器来实现4个是有效的密码、80s延时、5分钟锁定、报警等功能的一个较复杂的密码锁电路。它与课程设计的功能要求有太大差异。方案二则是运用了CD4017和简单的电容电阻实现了九位有效密码、7s延时和密码安全性能，完全符合课程设计要求且电路简单。所以选择了方案二。第3章 单元电路设计及工作原理3.1 九位密码的电路设定 电路为九路输入式密码锁，九路输入共可产生几亿种编码形式。对于一般的安全保护需求已经完全可以满足了，提高了系统的安全性。 在数字电子技术基础的学习中。我们对触发器及其功能有所了解和掌握。该设计电路主要用到由D触发器构成的CD4017十进制计数器/09译码器。由图3-1可以知道，该集成电路将计数器制作在一起，使用十分方便。 图3-1 CD4017内部结构图 图3-2中Q0Q9是译码器的10个输出端,R是复位端（高电平时复位），CLK是时钟脉冲输入端，EN是时钟允许端。根据Q0Q8与密码按键连线顺序的不同即可设定该系统的密码。例如密码为324861579时，接线方式如图3-3。 图3-2 CD4017引脚图 图3-3 密码设定接线图 若将EN接低电平，则计数器在时钟脉冲的上升沿计数，计数结果经译码器译码后输出。图3-4是Q0Q9的输出波形。 图3-4 Q0Q9的输出波形3.2 延时电路图3-5的电路接通电源后，电容C2被充电至接近电源电压，使CD4017的复位端R为高电平。此时Q0输出为高电平，Q0Q9为低电平。图中三极管T组成时钟脉冲输入门，R2、C1为防抖动网络。当S3按下时，Q0端的高电平通过S3、R2使三极管T饱和导通，于是电容C2通过二极管D和R4、T迅速放电，使R端变为低电平，CD4017的复位状态被解除。当S3放开后三极管T就截止，其集电极电平由低变高。这个跳变作用至CD4017的CLK端，使计数器计数一次，于是译码器的输出Q0变为低电平，Q1变为高电平 。此时C2再次被充电。因充电时间常数R5C2较大，故在C2未被充至R端的逻辑高电平之前（本电路设定为7s之内），及时按下和输出端Q1相连接的S2，就使T再次饱和导通，C2通过D、R4、T再次放电。放开S2后计数器又计一次数，Q1变为低电平Q2变为高电平。这样，当在7s之内及时的以正确的顺序按下所有的密码时（图中设定密码为324801569），Q9就变为高电平并持续大约7s，以驱动开锁电路（即图中的红色发光二极管D）,使发光二极管发光且持续发光7s。 可以修改电容和电阻的参数，选定合适的延时时间。系统接上电源后，电容两端电压不可突变，需要一个充电储能的过程。理想状态下，电容所吸收的能量为： W=（CU2）/2 公式3-1 得到信号促使电容放电，则延时时间可以通过公式： t=W/（i2R） 公式3-2 图3-5 九位数字密码锁电路图 在密码按键与地之间加一个开关构成简易的保密电路。当开关闭合时，密码按键被屏蔽，此时无论密码是否输入正确，密码都是无效的。从而加强了系统的保密性能。 第4章 电路的组装调试4.1合理布局电路在安装前要将各级进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级地布局，在此过程中我们本着以下原则：1）了解元件管脚功能。2）布线尽可能少，合理进行步线。3）电源线用红线，地线用黑线。4）布线规律有制,尽量避免交叉。5）美观大方。注意事项：1） 防止接线短路。2） 元件注意不可接反。4.2分级调试 电路的调试过程一般是先分级调试，再级联调试，最后整机调试与性能指标测试。1）检查电源线是否电压正常。2）使用万用表检查各开关是否接对，按下时是否接通。3）使用万用表检查芯片，按动S3后Q0是否输出高电平，按动S4后Q1是否输出高电平，以此类推。 如果仍不能正常工作，再检验各元件是否可以单独工作，线路搭接是否规范。 结 论以上的电路设计中用到了很多的数字电子技术知识，可以说是一个数字电子技术的成果。在整个设计过程中，体会到了密码锁的基本原理和对触发器的现实应用。经过查资料、组员讨论和基础理论知识，设计出了可以实现课题需要的电路。设计过程中用到最多的就是D触发器的知识，在对电路每一个环节进行分析以及实际现象，对D触发器有了新的认识，本次设计就是大量利用了D触发器同步置0和异步置1的功能，当密码与编码不一致时，通过同步置0端轻松复位，使密码锁进入自锁状态，提高了密码的可靠性能。收获和体会从刚拿到课题密码锁时的一头雾水，到后来亲自成功完成整个电路期间学到了很多。以往我们学到的只是课本上的一些理论知识，在实践应用的时候不知从何下手，不知道怎样将理论与实际有效的结合。通过这次密码锁的课程设计，才更深一层的了解到数字电子技术中触发器的实际应用。利用D触发器的复位、置位、锁存功能，实现电路的多样性，让我大开眼界，也让我对电子技术的由最初的排斥到好奇到激发了我学好它的斗志。查资料的时候发现可以实现密码锁的电路比较多，最初打算用74LS112和555定时器做这次课程设计，但是在明白了构成密码锁的原理后，我考虑到用更简单的方法来实现密码锁的功能，于是在大量查阅了各种资料后，终于在图书馆的一本书上发现了只用CD4017芯片和一些基本元件就能实现密码锁功能的办法。在老师的指导下，选用了本次的电路。 在使用CD4017实现电路的过程中遇到了很多问题，我曾经三次将这个电路在面包板和电路板上安装。最终在老师的指导下完全实现了密码锁的功能。还记得当我依次按下一个个密码，看见输出上连接的红色发光二极管亮起来的时候，我和我的组员都不禁欢呼出声。“什么是苦尽甘来；什么是柳暗花明；什么是团队合作。”这些都是我在这次课程设计中反复感受到的。 最初以为，老师只会在我们遇到解决不了的困难时给我们一些指导，但是事实却让我大吃一惊。在调试电路的过程中，看着老师拿着万用表的两只表笔为我们一边调试一边讲解，我备受感动。致 谢在这次的密码锁的课程设计中，我深切感受到了老师诲人不倦的精神，老师细心的指导，是我少走了弯路，学到了很多数字电子技术的知识，顺利的完成了课程设计，在这里我对老师表示衷心的感谢！ 我也很感谢系里的老师，他们不仅为我们提供了物质上的帮助，还能设身处地的为我们着想，对我们的课程设计提供了很大的帮助。同时，更感谢学校给与了我们将理论与实际应用相结合的机会，使我在加强了理论知识的同时也提高了动手能力。 参考文献1 孟尝.数字电子技术基础简明教程.北京高等教育出版社.2 彭铭泉.通用集成电路速查手册.山东科学技术出版社.3 叶挺秀.电工电子学.北京高等教育出版社