自主設(shè)計實驗數(shù)字密碼鎖

1、姓名班級學(xué)號 實驗日期 2015.5.26 節(jié)次 1-4 教師簽字 成績 實驗名稱數(shù)字密碼鎖 1. 實驗?zāi)康?（1 ）通過學(xué)習(xí)到的電工技術(shù)的知識，設(shè)計出一個數(shù)字密碼鎖，實現(xiàn)方便的開鎖和解鎖顯示 的功能，并增加三次輸入錯誤的報警功能。 （2）通過學(xué)習(xí)進(jìn)一步掌握相關(guān)電路仿真軟件的使用，并自己學(xué)習(xí)相關(guān)電路仿真軟件的知識。 在電工課堂外有相關(guān)的收獲。了解相關(guān)芯片的用途， 補(bǔ)充電工課堂上的知識，并對前幾個電 工實驗有更深的體會，學(xué)習(xí)自己設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，學(xué)會自學(xué)。 （3 ）鞏固課堂上老師講的有關(guān)各種芯片的以及邏輯和數(shù)字電路的知識，進(jìn)一步學(xué)習(xí)各種芯 片的實際用途。 2. 總體設(shè)計方案或技術(shù)路線 （1）該密碼鎖

2、的密碼是由 6位2進(jìn)制數(shù)通過不同的排列順序組合而成的。 （2 ）當(dāng)人為通過數(shù)據(jù)來管輸入正確時則點亮正確指示燈，顯示輸入正確。如果輸入密碼錯 誤，就會使第二個發(fā)光二極管被點亮。 （3）通過譯碼器74LS138使一個輸出端為零， 此時就可以輸入密碼通過D觸發(fā)器實現(xiàn)鎖存 功能，通過軟肝個與非門來控制指示燈（發(fā)光二極管）的亮暗，顯示輸入的密碼正確與否。 Sv LS138 31 lie a r4r5 A Y6 Y7 L OID KKnnnsHr u; Ht-swe- 4. 儀器設(shè)備名稱、型號 儀器設(shè)備 數(shù)量 雙路直流穩(wěn)壓源 1 與非門芯片74LS00 2 譯碼器74LS138 1 觸發(fā)器芯片74LS17

3、5 2 加法器芯片74LS161 1 保護(hù)電阻 若干 電容 若干 蜂鳴器 1 二極管 若干 數(shù)據(jù)開關(guān) 若干 實驗箱 1 5. 理論分析或仿真分析結(jié)果 (1 )、密碼驗證模塊 該密碼鎖的密碼是由 6位2進(jìn)制數(shù)通過不同的排列順序組合而成的。當(dāng)人為通過數(shù)據(jù)來 管輸入正確時則點亮正確指示燈，顯示輸入正確。如果輸入密碼錯誤， 就會使第二個發(fā)光二 極管被點亮。此模塊通過譯碼器 74LS138來實現(xiàn)，由譯碼器真值表可知每種輸入對應(yīng)唯一一 個輸出端為低電平。 因此將該芯片的 G1、G2A G2B A、B、C作為六位2進(jìn)制的密碼輸入端， 在Y0-Y7中任意選擇一個做密碼輸入驗證端，即設(shè)定密碼。如上表所示，而改變

4、所連的輸出 端即可改變選定的密碼。由于0-Y7中有8個輸入驗證端，那么我們就能夠設(shè)計8組2進(jìn)制 密碼。分別對應(yīng)不同的密碼輸入端，各個輸入端對應(yīng)的密碼如下表所示： 74ALS138M 密碼與所選端對應(yīng)表如下 密碼設(shè)定端 密碼 Y0 100000 Y1 100001 Y2 100010 Y3 100011 Y4 100100 Y5 100101 Y6 100110 Y7 100111 (2)、鎖定輸出 通過74LS175芯片對輸入的密碼實現(xiàn)鎖存，使輸入穩(wěn)定防止外界的干擾，電路圖 在(4)中一并體現(xiàn)出來。 (3)、邏輯組和電路 與非門連接輸入密碼正確指示燈。正確密碼輸入端和錯誤密碼輸入端分別按 照下

5、圖進(jìn)行連接。 VCC _5V Q0非 U5A X2 to10 74LS12N 17衛(wèi)2 2MQ VCC LED Q0 U6A :E6 74LS00D X1 18 R3 wv 2MQ LED (4)、報警及鎖定電路模塊 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實現(xiàn)三次輸入錯誤的控制，當(dāng)連續(xù)輸入三次出現(xiàn)錯誤 后QQ經(jīng)與非門連接clr端，將加法器芯片74LS161清零。且此時與非門輸出一 個低電平，與鎖存器的清零端相連接，當(dāng)清零時Q0端輸出低電平使蜂鳴器報警， 且低電平將邏輯組和電路鎖定，此時任何密碼輸入操作均無效。在Vcc和寄存器 clr端連接開關(guān)，當(dāng)電路鎖定后按下開關(guān)電平翻轉(zhuǎn)成高電平后，此時才可再次輸 入密碼。數(shù)字密

7、碼器重置，重新實現(xiàn)原來的驗證密碼功能，即（1）中介紹。 6. 詳細(xì)實驗步驟及實驗結(jié)果數(shù)據(jù)記錄（包括各儀器、儀表量程及內(nèi)阻的記錄） 接通5V電源后，首先連接好電路，然后密碼選擇端Y7，選擇100111，測的結(jié)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 輸入正確的密碼后指示燈點亮。當(dāng)閉合開關(guān)k后，連續(xù)輸入三次錯誤密碼后，電路中蜂 鳴器報警，之后電路鎖閉，輸入密碼的操作無效，當(dāng)按下復(fù)位鍵按鈕后，重置電路，以上的 功能又可以重復(fù)實現(xiàn)。 7.實驗結(jié)論 通過本次實驗成功的設(shè)計出了數(shù)字密碼鎖的系統(tǒng)電路，在輸

8、入正確密碼時會有指示燈亮 提示現(xiàn)象，輸入錯誤密碼會有指示燈 2亮提示的現(xiàn)象。連續(xù)三次輸入錯誤后，電路的蜂鳴器 會響并實現(xiàn)電路的鎖存電路，這是電路的密碼輸入操作無效。本次實驗基本實現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的 功能，然而在局部電路中有管腳圖不熟練或出現(xiàn)電路設(shè)計軟件的管腳圖和實際芯片的管腳圖 功能并不一致的情況。 8.實驗中出現(xiàn)的問題及解決對策 問題：剛開始設(shè)計電路時，沒有電路在密碼輸入方面設(shè)置密碼輸入的鎖定功能，就是可以 無限制次的輸入密碼， 這樣一來，此種設(shè)計嚴(yán)重降低了密碼鎖的安全性， 即使用者可通過猜 測的方法打開。同時沒有時間的限制， 也就是說長時間不輸入密碼也沒有問題， 這就會導(dǎo)致 輸入的過程中即便很長

9、的時間，也不會讓電路的密碼輸入狀態(tài)重置。 解決對策：因此在后續(xù)的設(shè)計過程中加入了計數(shù)器，當(dāng)檢測到輸入為三次錯誤時開啟報警 并關(guān)閉電路，極大地提高了密碼鎖的可靠性。沒有實現(xiàn)的改進(jìn)方案：增設(shè)時間控制器，在一 定時間內(nèi)沒有輸入密碼就會導(dǎo)致該密碼其重置。 9.本次實驗的收獲和體會、對電路實驗室的意見或建議 收獲和體會： 通過本次自主設(shè)計實驗我學(xué)到了更多的知識，同時，且實驗的設(shè)計過程讓我 們的學(xué)習(xí)在實際應(yīng)用中得以體現(xiàn)。 在整個的實驗設(shè)計過程中我不斷發(fā)現(xiàn)問題， 通過學(xué)習(xí)詢問 解決問題， 也提升了自我發(fā)現(xiàn)問題和學(xué)習(xí)心知識的能力。 特別的， 老師和助教都能夠很耐心 的解答我的問題， 對我的幫助特別大， 通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ嵘ぐl(fā)我的探究意識， 讓我獲益良 多。 意見或建議： 專門開一個相關(guān)的設(shè)計教學(xué)課程，讓學(xué)生能夠系統(tǒng)的學(xué)習(xí)設(shè)計相關(guān)的知識， 這樣一來我們實現(xiàn)更多功能的電路設(shè)計就會更加容易， 這樣也會使我們的設(shè)計更加完善。 我 們自己設(shè)計花費(fèi)大量的時間， 并且學(xué)到的知識不知道應(yīng)用是否正確得當(dāng)， 除此之外， 學(xué)生在 有關(guān)電工專業(yè)的資源過多， 篩選并總結(jié)出有用的知識點在短時間內(nèi)學(xué)習(xí)并完成， 增加了我們 很大的課業(yè)負(fù)擔(dān)。 在電路設(shè)