電子密碼鎖課程設(shè)計報告

1、-. z目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc408311229摘要 PAGEREF _Toc408311229 h 2HYPERLINK l _Toc4083112301. 設(shè)計目的 PAGEREF _Toc408311230 h 3HYPERLINK l _Toc4083112312. 設(shè)計要求 PAGEREF _Toc408311231 h 3HYPERLINK l _Toc4083112323. 方案選擇 PAGEREF _Toc408311232 h 4HYPERLINK l _Toc4083112333.1 第一方案 555集成電路構(gòu)成的密碼鎖電路

2、PAGEREF _Toc408311233 h 4HYPERLINK l _Toc4083112343.2 第二方案基于74LS138譯碼器的電子密碼鎖設(shè)計 PAGEREF _Toc408311234 h 4HYPERLINK l _Toc4083112353.3 第三方案基于8D鎖存器74LS373的鎖存密碼電路 PAGEREF _Toc408311235 h 5HYPERLINK l _Toc4083112364. 流程框圖 PAGEREF _Toc408311236 h 6HYPERLINK l _Toc4083112375. 原理電路圖 PAGEREF _Toc408311237 h

3、7HYPERLINK l _Toc4083112386. 單元電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc408311238 h 8HYPERLINK l _Toc4083112396.1 密碼驗證模塊 PAGEREF _Toc408311239 h 8HYPERLINK l _Toc4083112406.2 計時模塊 PAGEREF _Toc408311240 h 10HYPERLINK l _Toc4083112416.3 鎖定輸出 PAGEREF _Toc408311241 h 11HYPERLINK l _Toc4083112426.4 邏輯組合模塊 PAGEREF _Toc408311242

4、 h 12HYPERLINK l _Toc4083112437. 組裝和調(diào)試 PAGEREF _Toc408311243 h 13HYPERLINK l _Toc4083112448. 測試數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc408311244 h 14HYPERLINK l _Toc4083112459. 總結(jié) PAGEREF _Toc408311245 h 16HYPERLINK l _Toc40831124610. 致 PAGEREF _Toc408311246 h 17HYPERLINK l _Toc408311247附錄一總電路圖 PAGEREF _Toc408311247 h 18HYP

5、ERLINK l _Toc408311248附錄二元器件清單 PAGEREF _Toc408311248 h 19HYPERLINK l _Toc408311249附錄三仿真結(jié)果 PAGEREF _Toc408311249 h 20HYPERLINK l _Toc4083112503.1 密碼輸入正確 PAGEREF _Toc408311250 h 20HYPERLINK l _Toc4083112513.2 密碼輸入錯誤 PAGEREF _Toc408311251 h 20HYPERLINK l _Toc408311252附錄四實物作品 PAGEREF _Toc408311252 h 21H

6、YPERLINK l _Toc408311253參考文獻 PAGEREF _Toc408311253 h 21摘要本次課程設(shè)計的題目是電子密碼校驗設(shè)計，由輸入密碼、設(shè)定密碼、存放電路、比擬電路、顯示電路、修改密碼等模塊組成。該電子密碼鎖利用數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)對鎖的電子控制，突破了傳統(tǒng)的機械鎖的單一性、性低、易撬性的缺點，數(shù)字電子密碼鎖具有性高、使用靈活性好、平安系數(shù)高的優(yōu)點。主要工作局部是將輸入密碼與正確密碼進展比擬，密碼正確時綠色發(fā)光二極管亮，密碼錯誤則紅色發(fā)光二極管亮。輸入電路將6位密碼并行輸入，密碼是否相等利用與非門將輸入的密碼和預(yù)定密碼進展比擬，當(dāng)相等時便觸發(fā)綠色發(fā)光二極管，不相等則作

7、用到紅色發(fā)光二極管和蜂鳴器。1. 設(shè)計目的本課程為電子、通信類專業(yè)的獨立實踐課，該課程設(shè)計建立在電路根底、低頻與高頻電子線路等課程的根底上，主要讓學(xué)生加深對電子線路理論知識的掌握，使學(xué)生能把所學(xué)的知識系統(tǒng)地、高效地貫穿到實踐中來，防止理論與實踐的脫離，同時提高學(xué)生的動手能力，并在實踐中不斷完善理論根底知識，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。2.設(shè)計要求要求電子器件設(shè)計制作密碼鎖的控制電路，使之在輸入正確的代碼時，輸出信號以啟動執(zhí)行機構(gòu)動作，并且用紅、綠LED指示關(guān)鎖、開鎖狀態(tài)。密碼鎖控制器中存儲一個4位代碼，當(dāng)開鎖按鈕開關(guān)設(shè)置9位，其中只有4位有效的輸入代碼等于存儲代碼時啟動開鎖控制電路，并且用綠燈亮、

8、紅燈滅表示開鎖狀態(tài)。從第一個按鈕觸動后的5秒假設(shè)未能將鎖翻開，則電路自動復(fù)位并由揚聲器發(fā)出20秒的報警信號，同時用綠燈滅、紅燈亮表示關(guān)鎖狀態(tài)。要求性能可靠、操作簡便。密碼鎖控制器中存儲的4位密碼可以修改。3. 方案選擇3.1第一方案555集成電路構(gòu)成的密碼鎖電路 圖 3-1 555時基集成電路組成的電子密碼鎖電路方案一電路原理較簡單，當(dāng)且僅當(dāng)所有的K1開關(guān)單開、K0開關(guān)閉合時，電路才會執(zhí)行開鎖命令。這個電子密碼鎖是密碼安排在鑰匙和鎖孔中，只有兩者的密碼一致才能開鎖。555的各主要功能控制引腳均用密碼開關(guān)才能連接到適當(dāng)?shù)奈恢玫鼐€或電源正端。所有標有K0的開關(guān)是正確開鎖時應(yīng)當(dāng)連通的開關(guān)，所有標有K

9、1的開關(guān)是正確開鎖時不能連通的開關(guān)。這樣，只有所有的K0連通，555第3腳才會輸出高電平，雙向可控硅3061才導(dǎo)通使繼電器吸動，完成開鎖動作。否則，555第3腳不會有高電平輸出，無法開鎖。此方案相對簡單，靈活度低，需要制作相應(yīng)的鑰匙和鎖孔，要求機械程度比擬高。3.2第二方案基于74LS138譯碼器的電子密碼鎖設(shè)計用74LS138譯碼器為密碼設(shè)定電路和修改電路，這方案可以便捷地設(shè)定密碼和修改密碼，但密碼的輸入要用到6個控制開關(guān)且密碼輸入不分順序。3.3第三方案 基于8D鎖存器74LS373的鎖存密碼電路 此方案采用兩個8D鎖存器74LS373用于存儲密碼和接收輸入信號，兩者進入比擬器進展比擬。共

10、設(shè)有八個用戶輸入鍵，74LS373為密碼存儲器件。先將74LS373的C和OC端置低電平，使其處于送數(shù)狀態(tài)。當(dāng)輸入密碼后將OC置于高電位，則鎖存器將密碼信號鎖存，然后按鍵復(fù)位。當(dāng)下次開鎖時只有在規(guī)定時間，規(guī)定次數(shù)輸入密碼才會發(fā)出開鎖信號，否則不能開鎖。并且，當(dāng)時間或輸入次數(shù)到達一定值后，電路會自鎖一段時間，并發(fā)出警報聲。警報完畢后，電路回復(fù)原狀，計時及計數(shù)歸零，直至下一次開鎖動作。第一局部是密碼輸入局部，由八個開關(guān)構(gòu)成，密碼輸入共有28=255種輸入方式注：從0000-1111 共256種組合，但能正確開鎖的輸入方式只有1種，平安性較高。第二局部是由74LS373組成的密碼鎖存電路，通過控制7

11、4LS373的芯片管腳特性來控制芯片的工作狀態(tài)。第三局部是由74LS85組成的比擬器或者是同或門組成的比擬電路，來比擬輸入信號與存放密碼的相等與否。第四局部是有二極管構(gòu)成的開鎖信號電路，黃燈處于待開狀態(tài)，綠燈表示開鎖正確，紅燈及警報聲表示開鎖錯誤或者是鎖存狀態(tài)。第五局部是計時及計數(shù)局部，計時表示從準備開鎖到開鎖完成所規(guī)定的時間，以及鎖存時期的鎖存時間，計數(shù)記錄的是誤操作的次數(shù)。考慮到復(fù)雜程度、密碼鎖的準確性和器材配置，我們最終決定選擇第二方案。4.流程框圖密碼驗證模塊計時模塊開鎖信號報警信號密碼輸入確定輸入邏輯組合模塊修改密碼鎖住輸入5. 原理電路圖6. 單元電路的設(shè)計6.1 密碼驗證模塊此模

12、塊主要是用輸入鍵盤和74LS138實現(xiàn)，74LS138為3線-8線譯碼器,它的真值表如表6-1.表6-1 74LS138真值表輸入輸出S1S2+S3A2 A1 A0Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70* * *1 1 1 1 1 1 1 1*1* * *1 1 1 1 1 1 1 1100 0 00 1 1 1 1 1 1 1100 0 11 0 1 1 1 1 1 1100 1 01 1 0 1 1 1 1 1100 1 11 1 1 0 1 1 1 1101 0 01 1 1 1 0 1 1 1101 0 11 1 1 1 1 0 1 1101 1 01 1 1 1 1 1 0

13、 1101 1 11 1 1 1 1 1 1 0由表6-1可知每個輸出端為0時都有唯一的輸入碼，所以可以把S1 S2 S3 A2 A1 A0作為密碼輸入端，與輸入鍵盤相連,共有26=64種輸入情況。Y0Y7只需要選擇其中一端作為密碼驗證信號輸出就行了。有8個選擇，也就是修改密碼時，只有8個不同的固定密碼可以選。電路連接圖如圖6-1.圖6-1密碼驗證模塊電路圖原理：預(yù)置密碼是6位二進制密碼上下電平控制，按下鍵為1，未按鍵為0，平時輸入端均處于0狀態(tài)。電路用6個開關(guān)按鍵SW1-6輸入6位密碼，輸入到譯碼器74ls138會依此把密碼記入電路， 密碼和密碼選擇端對應(yīng)表如表6-2密碼設(shè)定端的連接密碼Y0

14、100000Y1100001Y2100010Y3100011Y4100100Y5100101Y6100110Y7100111表6-2密碼和密碼選擇端對應(yīng)表6.2 計時模塊此模塊選用555電路單穩(wěn)態(tài)的一種變形。如圖6-2.按下確定開關(guān)將在時基電路輸出端OUT第3引腳產(chǎn)生高電平，經(jīng)延時T*后，輸出端OUT將保持低電平不變。(T*1.1R1C1)工作原理：該模塊為由555定時器構(gòu)成的延時器。參數(shù)計算：T1 =(R1 +R2)Cln2 、T2 =R2Cln2，電路的振蕩周期為T=(R1 +2R2)Cln2。6.3鎖定輸出此模塊用的是D觸發(fā)器74LS175.其電路連接如圖6-3圖6-3 D觸發(fā)器74LS

15、175來自74HC138AA來自555該模塊是把密碼驗證模塊送來的驗證結(jié)果存住。在按下確定鍵時，555電路3腳產(chǎn)生的上升沿使觸發(fā)器如表6-3做出反響。.表6-3 555定時器功能表6.4邏輯組合模塊此模塊的兩個輸入端是接鎖定模塊的輸出端A和計時模塊的輸出端B。兩個輸出端分別接開鎖指示燈S和報警指示燈J。它們的真值表如表4-1。A BD1D20 01 10 10 11 01 11 11 0表6-4 真值表所以S = A B J=A B由此可以選用74LS00實現(xiàn)該模塊的邏輯功能A的非直接用74LS175的3引腳輸出。其連接圖如圖6-4. 圖6-4邏輯組合模塊電路連接圖原理：從四位比擬器中傳來密碼

16、校驗的信號，假設(shè)傳來是密碼錯誤則從U1:A的第1管腳中輸入信號為0假設(shè)密碼正確為1。使U1:A管腳3輸出低電平，此時光報警信號紅燈D2亮，蜂鳴器ls1發(fā)出聲音報警信號。7. 組裝和調(diào)試 設(shè)計該電路的最初方案是用51單片機實現(xiàn)，其優(yōu)點是硬件電路簡單，功能拓展方便。但該課程設(shè)計的要電路主要選用邏輯電路，所以放棄最初方案。密碼驗證模塊的最初設(shè)計方案是用邏輯門電路實現(xiàn)，但其缺點是電路連接復(fù)雜。還有一種普遍的方案是用數(shù)據(jù)比擬器74LS85，其優(yōu)點是可以設(shè)置16種密碼但只用一片的話只有4位密碼輸入。而使用譯碼器74LS138可使電路連接簡單得多，也可以有6位密碼輸入。開場時設(shè)計存在一個缺點，就是在按確定鍵

17、后到計時完畢這段時間鍵盤密碼的輸入是有效。即在第一次按錯密碼而警報響起時馬上輸入正確密碼，則警報停，開鎖信號燈亮。其波形圖如圖7-1.S, J為低電平時才能點亮LED燈BASJtttt圖7-1波形圖T*經(jīng)過思索應(yīng)該引進鎖存器，翻閱資料后，發(fā)現(xiàn)D觸發(fā)器74LS175可以解決該問題，于是增加了74LS175。但是問題又來了，就是給電路接入電源時，前22秒是會給555電路的C1充電，3引腳在這段時間是高電平，而74LS175輸出的是低電平，有表5-4可知S亮，既鎖會翻開。為解決這個缺點，我們增加了一個二極管。8.測試數(shù)據(jù)密碼選擇端選擇Y7時，查表6-2可知道密碼為100111。測試的數(shù)據(jù)如下表8-1

18、表8-1密碼輸入信號燈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1

19、00011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9.總結(jié)在本次課程設(shè)計過程中，我們認為自己在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教教師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)

20、了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，解決困難的過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)視。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程千里之行始于足下，通過這次課程設(shè)計，我們深深體會到這句千古名言的真正含義。我們今天認真的進展課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的根底。對于課程設(shè)計來說，正確的思路是很重要的，只有你的設(shè)計思路是正確的，那你的設(shè)計才有可能成功。因此，我們在設(shè)計前必須做好充分的準備，認真查找詳細的資料，為我們設(shè)計的成功打下堅實的根底。 之所謂，用大腦去控制行動，才能做到事半功倍，以最有效率的方式到達我們的目的。在這次課程設(shè)計過程中，我們遇到了很多問題。很多邏輯上正確，仿真模擬成功的電路在實際過程中卻很難到達很好的效果。比方電路中錯誤計數(shù)不能實現(xiàn)，出現(xiàn)不穩(wěn)定跳動的問題，在仿真過程中就不會出現(xiàn)實際電路中容易出現(xiàn)的各種擾動，則在