数字式密码锁

1、电子信息工程学院硬件课程设计实验室课程设计报告题目：数字式密码锁年级：2011 级专业：光信息科学与技术学号：11074001学生姓名：金一敏指导教师：熊新兵2013年11月3日课程设计报告书1、功能与技术指标：要求根据电路原理图装配与调试数字式密码锁电路，使电路可以按预先设定的密码数据开锁，按下相应的按键，就能把锁打开。这种密码锁密码由9 位数码组成，每个数码可重复使用，密码一旦泄漏，可任意更换。主要性能指标1)直流稳压电源输出电压为+6 V.2 本机初始密码为112225555，且能修改密码。3)正确输人密码后，绿灯亮，继电器动作。4)每按一次按键，讯响器能发出“嘟”的一声响。5)按 S0

2、 键可使电路清零。2、原理框图及电路图第2页共11页课程设计报告书3、单元电路设计与参数计算1）编码单元电路密码输人电路由 10 位按键组成，其中有效按键 7 位，伪码按键 3 位。由于 6 位有效密码按键 S1S7键可以重复使用，因此，组成了 9 位密码的输人按键。CD4512 是具有三态输出功能的CMOS 八选一数据选择器。 D7D0 为 8 个数据输入端， S0 为数据输出端（ 14 脚），C,B,A 是地址选择输入端。S1S7、VDIVDI2 构成十进制 BCD 码编码电路。将 S1S7代表的 7 位十进制数译码成三位 BCD 码(S8, S9, S0起迷惑作用，以降低破译可能性 )。

3、VD1VD4 ， VD5VD8 ，VD9VD12 分别并连接到 CD4512 的地址选通端 A,B,C 来实现十进制数译码成三位 BCD 码。2）计数单元电路本电路采用密码逐位比较方式， 利用计数分配器CD4017 的 Q0Q9 逐位输出高电的特点，键入的密码经过编码，选通8 路数据选择器CD4512，其输出端和CD4017 输出端 Q0Q8 中一个选通。如果选通正确， CD4017 计数值增 1。这样逐位推进，直到Q9 输出高电平，启动继电器K ，电子锁被打开。如果密码不对，则启动复位电路，操作过程必须重新开始。为防止触点抖动而产生失误，利用IC3(CD4013) 中的一个 D 触发器，构成

4、单稳态电路。IC1(CD4017) 随着时钟 CP端14脚正脉冲的输人， Q0Q9 依次出现高电平。当清零端 10 脚为高电平时，只有 Q0为高电平。 IC2(CD4512) 的 11 、12 、13 脚是它的选通地址输人端，这三个数据经内部译码后，控制输出端 14 脚与输人端 D0D7 中的哪一路选通。3） 电路工作假设设置的密码为112225555.当按下 S1，即密码为 1 时，电源电压经 S1、VD1第3页共11页课程设计报告书加到 IC2A 端11 脚，即 CBA 为 001 码。IC2 (CD4512)的 2 脚 DI 输出端与 14 脚 S0端接通，这时 IC2A(CD4017)

5、 Y0 端输出的高电平经VD21 加至 D1 端， IC2 的2 脚为高电平，使 VT3 饱和导通， IC3(CD4013) 的9 脚为低电平，同时高电平也经S1 ,VD1,VD24 加到 IC3A 的时钟端 3 脚，经延时后 IC3 的2 脚输出高电平， 加到 IC1的时钟端 10 脚，使计数器加 1,Y1 为高电平。这时再按 S1, S2, S2, S2, S5, S5, S5, S5,IC1 的 Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7 ， Y8, Y9 依次出现高电平。当 Y9 为高电平时， VT4 导通，继电器 K 吸合，锁被打开 .如果按错密码，如最后一个不是 S5,而是 S7

6、，这时经 S7、 VD4 ,VD7 、VD9 ，使 IC2 的11 、12、13 脚均为高电平，即 CBA 为 111, IC2 的 D7 被选通。 D7 经 R1 接地为低电平， 故 IC2 的脚为低电平，使 VT3 截止，其集电极为高电平。当触发器 IC3A 单稳态结束时， Q 端 (2 脚)输出的电平上升沿加到 IC3B 时钟端，由于 IC3B 的脚为高电平，故 IC3 的 BQ 端(10 脚 )输出高电平，加到工 IC1 的清零端 10 脚。 IC1 清零，除 Y0 为高电平外，其余均为低电平。前面的密码输人失败，必须重新输人。本电路绿灯发光表示电子锁被打开，红灯发光表示电子锁关上。

7、VD22, VD23, VD24 起隔离作用， VT5 VT8 构成讯响电路，使每按下一次按键，讯响器HA 能发出 ”嘟”的一声提示音。4、安装调试工艺流程 :准备熟悉工艺要求核对元器件数量、规格、型号元件检测印制电路板检查元器件预加工印制电路板装配、焊接总装加工自检。(1)安装主要事项1)电阻器、二极管 (发光二极管除外 )均采用水平安装方式，并贴紧印制电路板，色标法电阻的色环标志顺序方向应一致。2)电容器采用垂直安装方式，高度一要求为电解电容器的底部离印制电路板小于4第4页共11页课程设计报告书mm ,其他电容器的底部离印制电路板 (6 士 2) mm。3)三极管采用垂直安装方式，高度要求

8、为管底部离印制电路板(6 士 2) mm4)讯响器、继电器、微型按钮、集成电路均应紧贴印制电路板安装。5)讯响器连接注意正负极性，装好后应将表面贴纸撕掉，否则影响声音响度。6)所有焊点均采用直脚焊，焊接完成后剪去多余引脚，留头在焊面以上0.5 1mm，且不能损伤焊接面。5、测试分析1、通电后红灯不亮。测量三个芯片的电压，电压低于给定的电压值。分析：检查电路搭建没有错误，各焊点无虚焊，元器件引脚未短路。 R25 阻值过高，导致电流过低，致使发光二级管不发光。换上正确阻值，红灯亮，故障排除。2、先按下 S0 进行清零，再依次输入初始密码112225555，按键结束后继电器没有发出跳转声，同时密码器

9、的灯没有发生跳转。分析1) 编码部分调试：(1)、万用表打到电压档，黑表笔接地，红表笔分别去测试4512 的 11 、12 、13脚，三者均为底电压，正常。(2)、长按按键S1，同时测 CD4512 的11 、12 、 13 脚电压，可观测到，在按的过程中 11 、脚的电压由低电压跳转为高电压，12 、 13 脚不变，编码正确。(3)、同理，按下 S2S7，同时测 11 、12 、 13 脚的电压是否与编码相符。测试结果编码正确。2）触发器部分调试：第5页共11页课程设计报告书(1)、用万用表测 CD4013 的1 脚为低电平， 2 脚为高电平， 3 脚为低电平，(2)、按下按键的同时测三脚的

10、电压，可观测到它的电压由低电压跳转为高电压，正常。3)计数部分调试：（ 1）、先测按下 S0 清零，再 CD4017Y1Y9 脚的电压，只有 3（Y0 ）脚，其余为低电平。（2）、按下 S1 键，只有 (Y0)脚为高电平，其余为低电平，正常。（3）、再次按下 S1 键，只有 (Y1) 为高电平，正常。（ 4）、依次按下密码，发现到第二个密码2 时， 10 （Y4 ）脚没有变为高电平，而是3 （ Y0）脚变为高电平，同时 15 （ CR）清零端变为高电平，密码锁被清零，出现故障。故障排除：查看电路是否出现虚焊，元器件是否短路否查看 CD4017 与二级管电路是否接错否查看二极管与 CD4512

11、电路是否接错否查看 CD401311 （ clk）脚是否接错是重新连接电路，将CD401311 脚与 CD401714 脚连接测试按 S0 键，依次按下密码，按键结束后继电器发出跳转声，同时密码器的灯发生跳转。调试成功第6页共11页课程设计报告书6、成品展示、小结七个星期的电子设计最后结束了，在这七个星期中过程中是我真正体会到了我们在书本上学习的东西应用在实际中。 此次设计不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的能力。通过本次实习培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，同时也增强了团体配合工作

12、的能力。熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查找资料，查阅第7页共11页课程设计报告书有关的电子器件图书等。另外在这次实验中虽然我们遇到了不少的问题，最终一一都解决了遇到的问题。在我们遇到不懂的问题时，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息。和队友之间相互讨论，明白了团队合作的重要性。这次的制作也让我感受到，我们在电子方面学到的只是很小的一部分知识，我们需要更多的时间来自主学习相关的知识通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在

13、设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处和对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得还不够牢固。参考文献1 模拟电子技术基础（第四版） 童诗白 华成英 主编2 数字电子技术基础（第五版） 阎石 主编3 CD4013PDF4 CD4017PDF5 CCD4512PDF元器件清单代号名称规格代号名称规格R1碳膜电阻器510K VD6二极管IN4007R2碳膜电阻器510K VD7二极管IN4007第8页共11页课程设计报告书代号名称规格代号名称规格R3碳膜电阻器510K VD8二极管IN4007R4碳膜电阻器510

14、K VD9二极管IN4007R5碳膜电阻器510K VD10二极管IN4007R6碳膜电阻器510K VD11二极管IN4007R7碳膜电阻器510K VD12二极管IN4007R8碳膜电阻器510K VD13二极管IN4007R9碳膜电阻器510K VD14二极管IN4007R10碳膜电阻器510K VD15二极管IN4007R11碳膜电阻器510K VD16二极管IN4007R12碳膜电阻器15K VD17二极管IN4007R13碳膜电阻器1K VD18二极管IN4018R14碳膜电阻器2K VD19二极管IN4018R15碳膜电阻器300VD20二极管IN4018R16碳膜电阻器51K

15、VD21二极管IN4018R17碳膜电阻器27K VD22二极管IN4018R18碳膜电阻器2K VD23二极管IN4018R19碳膜电阻器1M VD24二极管IN4018R20碳膜电阻器10K VD25二极管IN4018R21碳膜电阻器100K VD26二极管IN4018R22碳膜电阻器1M VD27发光二极管绿色R23碳膜电阻器5.1K VD28发光二极管红色R24碳膜电阻器1.8K VD29二极管IN4018R25碳膜电阻器300K VD30二极管IN4007R26碳膜电阻器1M VD31二极管IN4007R27碳膜电阻器51K VT1三极管9014第9页共11页课程设计报告书代号名称规

16、格代号名称规格R28碳膜电阻器10K VT2三极管9014R29碳膜电阻器10K VT3三极管9014R30碳膜电阻器100K VT4三极管9014R31碳膜电阻器10K VT5三极管9014R32碳膜电阻器68K VT6三极管9014R33碳膜电阻器20K VT7三极管9014R34碳膜电阻器15K VT8三极管9014R35碳膜电阻器10K IC1集成电路CD4017R36碳膜电阻器5.6K IC2集成电路CD4512C1电解电容器1uF/25vIC3集成电路CD4013C2瓷片电容器0.01uFIC4集成电路LM7806C3电解电容器10uF/16vS0S9轻触开关6×6× 7C4瓷片电