华电数电实验报告(电子密码锁)

电子密码锁课程设计(综合实验)报告（2012——2013年度第1学期）名称：电子技术综合实验题目：电子密码锁院系：核科学与工程学院班级：核电1004班学号：1101440423学生姓名：许京亚指导教师：王赟设计周数：1成绩：日期：2013年1月18日《电子技术》综合实验任务书一、目的与要求1.目的2.要求二、主要内容共有8个既有学习价值又有一定实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。1.移位寄存器型彩灯控制器2.智力竞赛抢答器3.电子拔河游戏机4.交通信号灯控制器5.数字电子钟6.电子密码锁7.电子秒表8.数字电子钟（硬件）三、进度计划序号设计（实验）内容完成时间备注1设计内容讲解，学习资料查找方法半天2发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天3查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天4电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试2天5验收、撰写实验报告1天四、设计（实验）成果要求1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。2.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。五、考核方式综合以下指标评定综合实验总成绩：优、良、中、及格和不及格。1.设计方案的正确性与合理性；2.实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；3.总结报告；4.答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。学生姓名：许京亚指导教师：王赟2013年1月18日一、综合实验的目的与要求锁是人们生活中的常用物品。本题要求用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时，输出开锁信号以推动执行机构动作，并用红灯亮、绿灯灭表示关锁，而绿灯亮、红灯灭表示开锁。1.在锁的控制电路中储存一个可修改的4位二进制代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。2.从第一个按钮触动之后的5秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。二、设计框图及电路系统概述1.电路系统概述及实现的功能为了达到基本要求本电路应包括以下模块：开关模块、输入锁存模块、密码修改模块、密码存储模块、比较电路模块、定时电路模块、显示电路模块、音响电路模块，同时本电路为了实现其他功能还增加了一些模块将在下面详细说明。其实现的功能有：安装及自锁后的复位、密码的修改和复位、电子锁的打开及关闭、5秒计时及自锁后的20秒报警等，其中电子锁打开时可以靠按键开关复位，自锁时必须要密码和磁卡开关才能复位。2.简化的原理框图各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算十进制数字输入模块此模块是为了实现十进制数字输入，有共十个按键分别从左到右对应0-9十个数字，图示如下。图12.输入数字个数计数及六位密码分配模块其中计数是为了在输入数字时产生一个高电平（作为计数器的时钟信号），同时作为标记将密码输入到对应编号的寄存器储存起来。计数由三个或门（U21，U5和U11A为了在有输入时产生高电平）和一个计数器组成（U8或U27产生编号）。密码分配模块是为了将输入的数字储存到相应的寄存器。由计数器（U8或U27）、3-8路分配器（U16或U29）以及若干个非门组成。其工作原理是：当在输入模块输入第N个数字时，计数器输出端输出N（由U10可以看到），分配器接收信号后将在第N个输出端输出一个高电平，此时对应的寄存器被激活。图2图3输入密码及预制的密码储存模块此模块是为了将输入模块输入的数字储存起来。由一个锁存器（最左侧），六个寄存器组成和六个显示器组成。锁存器的作用是将最近一个输入的数字（第N个）记录下来，此时由上一模块产生的信号将第N个寄存器激活，将此数字保存起来。图4图54.比较模块由六个比较器组成。作用是比较预制的密码和输入的是否一致，一直则产生高电平，否则产生低电平。图65.5秒计时及20秒报警模块此模块是由三个计数器（U50、U53、U57）一个蜂铃（U54）若干原件组成。工作原理是在电子锁进入开锁状态时开始5秒计时，若在5秒内开锁成功则开锁信号将此电路关闭，否则产生一个信号使电子锁进入自锁状态并启动20秒报警。图7开锁、关锁复位及各模块开关模块此模块包括下图部分，及其他一些逻辑门原件及开关。功能是直接产生开锁信号，同时产生信号控制各模块。其中锁存器（U78A)直接产生开关锁信号。开关中J15为主复位开关，J14和J6(图9）是联动开关，J6同时是开锁开关，J12为密码预制开关。所有按键均处于打开，电子锁处于等待状态。正常工作时（可有J15调控）U78A下端为高电平，当J6接通时计时电路开始5秒计时，同时可以输入密码。若密码正确，且计数电路计数为6（即数位了6为密码）U80A输出高电平。此时U78A输出上输出端输出高电平，电子锁打开，同时计时模块被关闭，若想关闭密码锁则打开J6（此时J14接通一次）电子锁将锁上回复等待状态；若密码输入错误且未到5秒，必须输满6位，然后可重新输入；若5秒未将锁打开，则计时模块产生信号将U78A下端置0，此时进入自锁状态，若想打开只有闭合J6且接通主复位开关J15（由钥匙控制）。当锁打开时可将J12接通（由钥匙控制）此时由U73A和U81A产生信号将密码输入模块和计时模块关闭预制密码模块被打开此时可以修改密码。修改好后将J12断开。再将J6断开，复位后电子锁回到等待状态。图8图9调试过程及结果分析系统整体图仿真开始时将所有开关打开，将主复位开关J15和J14分别接通，此时开关模块锁存器U78A下输入端输入高电平，系统置于等待状态。此时密码为000000。将J6按下，此时处于正常工作状态，密码输入模块、计数模块、比较模块、计时模块正常工作。1.5秒内密码输入000000时，计数模块计数为6输出高电平，比较模块输出高电平，则开关模块锁存器U78A两输入端均为高电平，上输出端输出高电平，锁打开，同时产生信号使U77A产生低电平将及时模块断开。若要关锁可直接将J6断开，系统进入等待状态。开锁成功时可将密码预制（修改）开关J12接通进入密码修改状态，同时由U73A和U81A产生低电平将输入等模块断开。修改好后将J12断开，再将J6断开即可恢复等待状态。若5秒内未将锁打开则由计时模块输出信号将U78A下输入端置0，电子锁进入自锁状态且20秒计时模块激活同时报警。此时只有将J6接通输入正确的密码后接通J15（主复位）才可使锁打开回到正常状态。经过测试以上功能均可正常实现。本锁的特点是，必须输入满6位密码时才可能产生开锁信号，继续输入将进入下一循环。设计、安装及调试中的体会本次实践让我学到很多东西，主要有以下几点。一是做事情要有计划有条理，比如拿到本题后要分析明确电子锁需要具有哪些功能、实现这些功能的系统流程以及每个流程中有哪些模块、这些模块需要哪些原件，之后才能逐步实现这些功能。二是学会了模块化设计的思想，比如本题是先将每个模块分别设计出来后在将其组装起来的。三是学会了先假设、简化问题解决问题的方法，比如在模块调试的时候由于没有和其他模块联动，所以先设置固定的信号源调试，待总体组装后再整体调试；还有就是用小灯泡测试电平的小窍门。除了做事的方法我还初步学会了使用Multisim这种工具的数字仿真功能，同时锻炼了自己的思维能力和动手能力，还发现了自己对电子仿真的兴趣。参考文献【1】秦曾煌，姜三勇．电工学（下册）电子技术．第七版．