自主设计实验数字密码锁

1、姓名班级学号 实验日期 2015.5.26 节次 1-4 教师签字 成绩 实验名称数字密码锁 1. 实验目的 （1 ）通过学习到的电工技术的知识，设计出一个数字密码锁，实现方便的开锁和解锁显示 的功能，并增加三次输入错误的报警功能。 （2）通过学习进一步掌握相关电路仿真软件的使用，并自己学习相关电路仿真软件的知识。 在电工课堂外有相关的收获。了解相关芯片的用途， 补充电工课堂上的知识，并对前几个电 工实验有更深的体会，学习自己设计教学内容，学会自学。 （3 ）巩固课堂上老师讲的有关各种芯片的以及逻辑和数字电路的知识，进一步学习各种芯 片的实际用途。 2. 总体设计方案或技术路线 （1）该密码锁

2、的密码是由 6位2进制数通过不同的排列顺序组合而成的。 （2 ）当人为通过数据来管输入正确时则点亮正确指示灯，显示输入正确。如果输入密码错 误，就会使第二个发光二极管被点亮。 （3）通过译码器74LS138使一个输出端为零， 此时就可以输入密码通过D触发器实现锁存 功能，通过软肝个与非门来控制指示灯（发光二极管）的亮暗，显示输入的密码正确与否。 Sv LS138 31 lie a r4r5 A Y6 Y7 L OID KKnnnsHr u; Ht-swe- 4. 仪器设备名称、型号 仪器设备 数量 双路直流稳压源 1 与非门芯片74LS00 2 译码器74LS138 1 触发器芯片74LS17

3、5 2 加法器芯片74LS161 1 保护电阻 若干 电容 若干 蜂鸣器 1 二极管 若干 数据开关 若干 实验箱 1 5. 理论分析或仿真分析结果 (1 )、密码验证模块 该密码锁的密码是由 6位2进制数通过不同的排列顺序组合而成的。当人为通过数据来 管输入正确时则点亮正确指示灯，显示输入正确。如果输入密码错误， 就会使第二个发光二 极管被点亮。此模块通过译码器 74LS138来实现，由译码器真值表可知每种输入对应唯一一 个输出端为低电平。 因此将该芯片的 G1、G2A G2B A、B、C作为六位2进制的密码输入端， 在Y0-Y7中任意选择一个做密码输入验证端，即设定密码。如上表所示，而改变

4、所连的输出 端即可改变选定的密码。由于0-Y7中有8个输入验证端，那么我们就能够设计8组2进制 密码。分别对应不同的密码输入端，各个输入端对应的密码如下表所示： 74ALS138M 密码与所选端对应表如下 密码设定端 密码 Y0 100000 Y1 100001 Y2 100010 Y3 100011 Y4 100100 Y5 100101 Y6 100110 Y7 100111 (2)、锁定输出 通过74LS175芯片对输入的密码实现锁存，使输入稳定防止外界的干扰，电路图 在(4)中一并体现出来。 (3)、逻辑组和电路 与非门连接输入密码正确指示灯。正确密码输入端和错误密码输入端分别按 照下

5、图进行连接。 VCC _5V Q0非 U5A X2 to10 74LS12N 17卫2 2MQ VCC LED Q0 U6A :E6 74LS00D X1 18 R3 wv 2MQ LED (4)、报警及锁定电路模块 A1 VCC RST OUT . DIS THR TRI CON GND U5A 74LS12N X2 I ED 2MQ 555_VIRTUAL U4 VCC 3 5VL _6_ 亠 7 10 VCC ABC D ABC D QQQ Q 14 13 12 U7A 74LS00D U6A 74LS00D X1 ENP ENT LOAD CLR CLK RCO 15 LED _ 2M

6、Q Key = A 12 13 5 U8 BUZZER 200 Hz VCC 13 1D 1Q 2D 1Q 3D 2Q 4D 2Q 3Q CLR 3Q CLK 4Q 4Q 74ALS 仃5M 74LS161D 用加法器芯片74LS161实现三次输入错误的控制，当连续输入三次出现错误 后QQ经与非门连接clr端，将加法器芯片74LS161清零。且此时与非门输出一 个低电平，与锁存器的清零端相连接，当清零时Q0端输出低电平使蜂鸣器报警， 且低电平将逻辑组和电路锁定，此时任何密码输入操作均无效。在Vcc和寄存器 clr端连接开关，当电路锁定后按下开关电平翻转成高电平后，此时才可再次输 入密码。数字密

7、码器重置，重新实现原来的验证密码功能，即（1）中介绍。 6. 详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录） 接通5V电源后，首先连接好电路，然后密码选择端Y7，选择100111，测的结果如下表 J1 1 1 1 J2 0 1 0 J3J4J5 010 011 011 J6 LED1 LED2 1 亮 暗 1 亮 暗 1 暗 亮 输入正确的密码后指示灯点亮。当闭合开关k后，连续输入三次错误密码后，电路中蜂 鸣器报警，之后电路锁闭，输入密码的操作无效，当按下复位键按钮后，重置电路，以上的 功能又可以重复实现。 7.实验结论 通过本次实验成功的设计出了数字密码锁的系统电路，在输

8、入正确密码时会有指示灯亮 提示现象，输入错误密码会有指示灯 2亮提示的现象。连续三次输入错误后，电路的蜂鸣器 会响并实现电路的锁存电路，这是电路的密码输入操作无效。本次实验基本实现预先设定的 功能，然而在局部电路中有管脚图不熟练或出现电路设计软件的管脚图和实际芯片的管脚图 功能并不一致的情况。 8.实验中出现的问题及解决对策 问题：刚开始设计电路时，没有电路在密码输入方面设置密码输入的锁定功能，就是可以 无限制次的输入密码， 这样一来，此种设计严重降低了密码锁的安全性， 即使用者可通过猜 测的方法打开。同时没有时间的限制， 也就是说长时间不输入密码也没有问题， 这就会导致 输入的过程中即便很长

9、的时间，也不会让电路的密码输入状态重置。 解决对策：因此在后续的设计过程中加入了计数器，当检测到输入为三次错误时开启报警 并关闭电路，极大地提高了密码锁的可靠性。没有实现的改进方案：增设时间控制器，在一 定时间内没有输入密码就会导致该密码其重置。 9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议 收获和体会： 通过本次自主设计实验我学到了更多的知识，同时，且实验的设计过程让我 们的学习在实际应用中得以体现。 在整个的实验设计过程中我不断发现问题， 通过学习询问 解决问题， 也提升了自我发现问题和学习心知识的能力。 特别的， 老师和助教都能够很耐心 的解答我的问题， 对我的帮助特别大， 通过适当的方法提升激发我的探究意识， 让我获益良 多。 意见或建议： 专门开一个相关的设计教学课程，让学生能够系统的学习设计相关的知识， 这样一来我们实现更多功能的电路设计就会更加容易， 这样也会使我们的设计更加完善。 我 们自己设计花费大量的时间， 并且学到的知识不知道应用是否正确得当， 除此之外， 学生在 有关电工专业的资源过多， 筛选并总结出有用的知识点在短时间内学习并完成， 增加了我们 很大的课业负担。 在电路设