电子密码锁数电课程设计报告

.PAGE.>课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目:"数字电子密码锁"初始条件：利用集成集成芯片和门电路等设计一个数字电子密码锁。要求完成的主要任务:〔包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求〕〔1〕设计一个数字电子锁,有其预先设定好的密码，该密码可以修改。(2)输入密码按确定键后，假设密码正确则锁翻开；假设密码不正确则电路发出报警信号。任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反响。〔3〕任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反响。〔4〕翻开的持续时间为T*，警报持续时间也为T*，即按下确定键到松开后10秒，按住确定键不放的话一直翻开或者报警。时间安排：第17周理论讲解,地点:新3-205第18周理论设计及实验安装调试,地点:鉴主15楼通信实验室第19周撰写报告及辩论,地点:鉴主16楼报告厅指导教师签名：年月日系主任〔或责任教师〕签名：年月日..>目录1绪论11.1课程设计的目的11.2课程设计的任务及要求12工作原理及方案选择12.1电路设计的多种方案12.1.1方案一22.1.2方案二22.2电路设计方案的比较23电路设计及仿真33.1数字电子密码锁的设计原理框图33.2各组成局部电路的设计33.2.1密码输入及验证电路的工作原理33.2.2密码修改及输出锁定53.2.3计时模块63.2.4逻辑组合模块73.3数字电子密码锁的总电路图83.4电路参数的选择及计算84电路软件仿真104.1开锁的仿真104.2报警的仿真104.3数据测试115电路的安装与调试145.1焊接电路145.2总电路的调试155.3调试中遇到的问题及分析与总结156心得体会167附录177.1仪器仪表电子元器件明细清单17参考文献18..>摘要电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和平安性已大大超过了机械锁。其特点如下：〔1〕保密性好，编码量多。随机开锁成功率几乎为零。

〔2〕密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以防止因人员的更替而使锁的下降。

〔3〕误码输入保护，当输入密码屡次错误时，报警系统自动启动。〔4〕无活动零件，不会磨损，寿命长。〔5〕使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。..>AbstractElectroniclocksisathroughthepasswordinputtocontrolcircuitorchipswork,soastocontroltheclosingofthemechanicalswitch,completethelock,closureofthetaskofelectronicproducts.Therearemanykindsofit,thereisthesimplecircuitproducts,alsohavethehighcostperformancebasedonchipproducts.Nowthatarewidelyusedintheelectroniclockschipsasthecore,throughtheprogrammingtofulfill.Itsperformanceandsecurityhasgreatlye*ceedthemechanicallock.Thecharacteristicsareasfollows:(1)goodsecrecy,codemorethanquantity.Randomunlockthesuccessrateisalmostzero.(2)thepasswordvariable,theusercanchangethepassword,preventthepasswordisstolen,atthesametimeitcanavoidthereplacementforpersonneltolockshallfalldown.(3)errorinputprotection,whentheinputpasswordmanyerrors,alarmsystemtobeautomaticstartup.(4)noactivityparts,donotwear,longservicelife.(5)usefle*ibilitygood,notasmechanicallockmustwearakeytounlock...>1绪论1.1课程设计的目的 通过对课程的设计掌握电子系统的一般设计方法，掌握模拟IC器件的应用，培养综合应用所学知识来指导实践的能力，为接下来电子信息学习培养兴趣。1.2课程设计的任务及要求初始条件：利用集成集成芯片和门电路等设计一个数字电子密码锁。主要任务:〔1〕设计一个数字电子锁,有其预先设定好的密码，该密码可以修改。(2)输入密码按确定键后，假设密码正确则锁翻开〔此设计用发光二极管S表示锁，锁翻开就是点亮发光二极管S〕；假设密码不正确则电路发出报警信号〔用放光二级管J，报警就是点亮放光二级管J〕。任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反响。〔3〕任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反响。〔4〕翻开的持续时间为T*，警报持续时间也为T*，即按下确定键到松开后10秒，按住确定键不放的话一直翻开或者报警。2工作原理及方案选择2.1电路设计的多种方案自己设计制作数字电子密码锁，可以使用各种集成〔译码器，555定时器，触发器〕，也可以采用单片机〔如89C51〕。由于自己知识范围的限制，并且为了进一步掌握数字电子技术的根本理论及实验调试技术，我在这次课程设计中采用集成芯片及门电路设计数字电子密码锁的设计方法。2.1.1方案一设计选用单片机作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现根本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接芯片用于密码的存储，外接LCD显示器用于显示作用。当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键0－9输入密码。密码输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误重新输入密码，当三次密码错误则发出报警。除上述根本的密码锁功能外，声光提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。2.1.2方案二设计选用各种集成芯片作为本设计的核心元件，采用逻辑开关及译码器组成密码输入局部。D触发器与密码输入局部不同的接线方式可修改密码。555定时器构成单稳态触发器产生触发信号触发开锁或者报警。2.2电路设计方案的比较方案一：用51单片机实现，其优点是硬件电路简单，功能很多，拓展方便，编程设计灵活多样和I/O端口丰富，控制准确。但是单片机要求知识广泛，需要对硬件有较好的认识和一定的编程能力。再者，单片机加上外围的设备费用要比单用集成芯片打。方案二：用各种集成芯片及门电路来设计，优点是电路理解轻松，设计比较顺畅，用已有的知识就可以设计。但是电路连线比较繁杂，需要一些逻辑器件，智能化大大降低，并且能拓展的功能比较少。..>3电路设计及仿真3.1数字电子密码锁的设计原理框图密码验证模块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图3.1.1数字电子密码锁的设计原理框图3.2各组成局部电路的设计3.2.1密码输入及验证电路的工作原理表3.2.1.174LS138真值表输入输出G1~G2A+~G2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70****11111111*1***1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110由表3.2.1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把G1~G2A~G2BCBA作为密码输入端，与输入键盘相连,共有26=64种输入情况。Y0—Y7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。电路连接图如图3.2.1.1。图3.2.1.1密码输入表3.2.1.3密码和密码选择端对应表密码设定端的连接密码Y0100000Y1100001Y2100010Y3100011Y4100100Y5100101Y6100110Y71001113.2.2密码修改及输出锁定此模块用的是九逻辑开关，D触发器74LS175。其电路连接如图3.2.2.1。来自555密码修改及输出锁定电路来自555该模块是预先选择密码，即译码器的8个输出端口分别连接到逻辑开关8个接口上面，这样就可以实现选择密码的功能，但是密码只有固定的8种。然后D触发器再把密码验证模块送来的验证结果存住。在按下确定键时，单稳态触发器送过来的上升沿使触发器做出反响。如表3.2.2.1D触发器真值表。表3.2.2.1D触发器真值表输入输出CLKDQ0011*保持计时模块此模块选用555电路单稳态的一种变形。如图3.2.3.1555定时器组成的单稳态触发器。至74LS175B至74LS175B图3.2.3.1555定时器组成的单稳态触发器当按钮按下时C2储存的电荷通过S10泄放，2脚TRI受低电平触发，555置位，3脚输出高电平(T*≈1C2)。松开按钮后，定时即开场，此时电源通过电阻R1向C2充电，使C2两端电平不断升高，当升至2/3Vcc时，时基电路复位，定时完毕，3脚输出低电平。3.2.4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3.2.4.1逻辑组合模块的真值表。表3.2.4.1逻辑组合模块的真值表ABSJ0011010110111110所以，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3.2.4.2开锁指示灯S和报警指示灯J逻辑电路图。图3.2.4.2开锁指示灯S和报警指示灯J逻辑电路图3.3数字电子密码锁的总电路图图3.3数字电子密码锁的总电路图电路所用的集成芯片有3线-8线译码器〔〕，同步D触发器〔74LS175〕，555计时器〔LM555CM〕，2输入与非门〔74LS00〕。下面各图为其引脚图。图4.1.174LS138引脚图图4.1.274LS175引脚图图4.1.3LM555CM引脚图由公式T*≈1C2可以算得，为了是开锁和报警时间维持10秒左右，令R1=1M欧，C2=10uF。而对于LED连接的电阻，为了使LED能正常发光，可以确定为500欧。另外，电源为5V。..>4电路软件仿真4.1开锁的仿真预先将译码器的Y0接口和D触发器的D接口连接，即选择密码为000000。输入密码000000〔波动逻辑开关S1-S6〕后，按一下确认键〔S10〕，便可以看到LED1亮了，即电路为开锁状态，此绿灯亮持续11秒的时间，这与理论分析一致。假设一直按着确认键〔S10〕不放，则LED1一直亮，松开确认键〔S10〕11秒后，绿灯熄灭。这也就证明的，开锁局部仿真成功。如图5.1开锁仿真。图4.1开锁仿真4.2报警的仿真预先将译码器的Y0接口和D触发器的D接口连接，即选择密码为000000。输入密码100000〔波动逻辑开关S1-S6〕后，按一下确认键〔S10〕，便可以看到LED2亮了，即电路为报警状态，此红灯亮持续11秒的时间，这与理论分析一致。假设一直按着确认键〔S10〕不放，则LED2一直亮，松开确认键〔S10〕11秒后，红灯熄灭。这也就证明的，报警局部仿真成功。如图5.2报警仿真。图4.2报警仿真密码选择端选择Y7时，可知道密码为100111。测试的数据如下表5.3密码选择端Y7对应的测试数据。表4.3密码选择端Y7对应的测试数据密码输入信号灯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暗亮由表可知，此电路分析结果完全正确，通过选择Y接口可以修改密码。5电路的安装与调试5.1焊接电路〔1〕把芯片插入洞洞板；〔2〕分别把各电阻和电容按照电路图插入板，在反面大致确定线路的走向；〔3〕安装电压源接口及接地端接口。〔4〕焊接，注意平安。实物如下拍照图5.1实物拍照图5.1实物拍照5.2总电路的调试〔1〕把各局部的电路接好，进展整体测试、观察〔2〕针对各阶段出现的问题，逐各排查校验，使其满足实验要求，即能够正常的开锁或者报警。接上电源后,输入密码,测试,结果与理论分析一致,本次设计是成功的。5.3调试中遇到的问题及分析与总结本设计其电路可以分为5局部：密码输入局部，密码修改局部，密码输出锁定局部，定时器触发局部和开锁/报警逻辑局部。焊接时应该分局部焊接，以便保持思路清晰，焊接顺利，并且可以逐步调试正确性。..>6心得体会刚开场的时候，由于对理论知识的学习不是很透彻，不知道从哪里开场入手。所以从伍时和教师的"数字电子技术根底"和康华光教师的"电子技术根底〔数字局部〕"找相关的内容，看了译码器，触发器,计时器等很多内容，从书上的原型有了根本的认识，后来看了谢自美教师的