華電數(shù)電實(shí)驗(yàn)報(bào)告(電子密碼鎖)

電子密碼鎖課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告（2012——2013年度第1學(xué)期）名稱：電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)題目：電子密碼鎖院系：核科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：核電1004班學(xué)號(hào)：1101440423學(xué)生姓名：許京亞指導(dǎo)教師：王赟設(shè)計(jì)周數(shù)：1成績(jī)：日期：2013年1月18日《電子技術(shù)》綜合實(shí)驗(yàn)任務(wù)書一、目的與要求1.目的2.要求二、主要內(nèi)容共有8個(gè)既有學(xué)習(xí)價(jià)值又有一定實(shí)用性和趣味性的設(shè)計(jì)課題，學(xué)生根據(jù)自身情況自由選擇其中之一。1.移位寄存器型彩燈控制器2.智力競(jìng)賽搶答器3.電子拔河游戲機(jī)4.交通信號(hào)燈控制器5.數(shù)字電子鐘6.電子密碼鎖7.電子秒表8.數(shù)字電子鐘（硬件）三、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）內(nèi)容完成時(shí)間備注1設(shè)計(jì)內(nèi)容講解，學(xué)習(xí)資料查找方法半天2發(fā)放材料、清點(diǎn)材料、熟悉各種元器件半天3查找資料、設(shè)計(jì)電路、繪制總體電路草圖1天4電路組裝并調(diào)試或在Multisim上繪制電路圖、仿真并調(diào)試2天5驗(yàn)收、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告1天四、設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求1.學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，通過(guò)論證與選擇，確定總體方案；然后對(duì)方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算；最后畫出總體電路圖。2.在Multisim軟件平臺(tái)上學(xué)生可直接設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。五、考核方式綜合以下指標(biāo)評(píng)定綜合實(shí)驗(yàn)總成績(jī)：優(yōu)、良、中、及格和不及格。1.設(shè)計(jì)方案的正確性與合理性；2.實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新精神等)；3.總結(jié)報(bào)告；4.答辯情況(課題的論述和回答問(wèn)題的情況)；5.設(shè)計(jì)過(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神。學(xué)生姓名：許京亞指導(dǎo)教師：王赟2013年1月18日一、綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求鎖是人們生活中的常用物品。本題要求用電子器件設(shè)計(jì)制作一個(gè)密碼鎖，使之在輸入正確的代碼時(shí)，輸出開鎖信號(hào)以推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，并用紅燈亮、綠燈滅表示關(guān)鎖，而綠燈亮、紅燈滅表示開鎖。1.在鎖的控制電路中儲(chǔ)存一個(gè)可修改的4位二進(jìn)制代碼作為密碼，當(dāng)輸入代碼和鎖的密碼相等時(shí)，進(jìn)入開鎖狀態(tài)使鎖打開。2.從第一個(gè)按鈕觸動(dòng)之后的5秒內(nèi)若未將鎖打開，則電路進(jìn)入自鎖狀態(tài)，使之無(wú)法再打開，并由揚(yáng)聲器發(fā)出持續(xù)20秒的報(bào)警信號(hào)。二、設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述1.電路系統(tǒng)概述及實(shí)現(xiàn)的功能為了達(dá)到基本要求本電路應(yīng)包括以下模塊：開關(guān)模塊、輸入鎖存模塊、密碼修改模塊、密碼存儲(chǔ)模塊、比較電路模塊、定時(shí)電路模塊、顯示電路模塊、音響電路模塊，同時(shí)本電路為了實(shí)現(xiàn)其他功能還增加了一些模塊將在下面詳細(xì)說(shuō)明。其實(shí)現(xiàn)的功能有：安裝及自鎖后的復(fù)位、密碼的修改和復(fù)位、電子鎖的打開及關(guān)閉、5秒計(jì)時(shí)及自鎖后的20秒報(bào)警等，其中電子鎖打開時(shí)可以靠按鍵開關(guān)復(fù)位，自鎖時(shí)必須要密碼和磁卡開關(guān)才能復(fù)位。2.簡(jiǎn)化的原理框圖各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說(shuō)明、參數(shù)計(jì)算十進(jìn)制數(shù)字輸入模塊此模塊是為了實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制數(shù)字輸入，有共十個(gè)按鍵分別從左到右對(duì)應(yīng)0-9十個(gè)數(shù)字，圖示如下。圖12.輸入數(shù)字個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)及六位密碼分配模塊其中計(jì)數(shù)是為了在輸入數(shù)字時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高電平（作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)），同時(shí)作為標(biāo)記將密碼輸入到對(duì)應(yīng)編號(hào)的寄存器儲(chǔ)存起來(lái)。計(jì)數(shù)由三個(gè)或門（U21，U5和U11A為了在有輸入時(shí)產(chǎn)生高電平）和一個(gè)計(jì)數(shù)器組成（U8或U27產(chǎn)生編號(hào)）。密碼分配模塊是為了將輸入的數(shù)字儲(chǔ)存到相應(yīng)的寄存器。由計(jì)數(shù)器（U8或U27）、3-8路分配器（U16或U29）以及若干個(gè)非門組成。其工作原理是：當(dāng)在輸入模塊輸入第N個(gè)數(shù)字時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出端輸出N（由U10可以看到），分配器接收信號(hào)后將在第N個(gè)輸出端輸出一個(gè)高電平，此時(shí)對(duì)應(yīng)的寄存器被激活。圖2圖3輸入密碼及預(yù)制的密碼儲(chǔ)存模塊此模塊是為了將輸入模塊輸入的數(shù)字儲(chǔ)存起來(lái)。由一個(gè)鎖存器（最左側(cè)），六個(gè)寄存器組成和六個(gè)顯示器組成。鎖存器的作用是將最近一個(gè)輸入的數(shù)字（第N個(gè)）記錄下來(lái)，此時(shí)由上一模塊產(chǎn)生的信號(hào)將第N個(gè)寄存器激活，將此數(shù)字保存起來(lái)。圖4圖54.比較模塊由六個(gè)比較器組成。作用是比較預(yù)制的密碼和輸入的是否一致，一直則產(chǎn)生高電平，否則產(chǎn)生低電平。圖65.5秒計(jì)時(shí)及20秒報(bào)警模塊此模塊是由三個(gè)計(jì)數(shù)器（U50、U53、U57）一個(gè)蜂鈴（U54）若干原件組成。工作原理是在電子鎖進(jìn)入開鎖狀態(tài)時(shí)開始5秒計(jì)時(shí)，若在5秒內(nèi)開鎖成功則開鎖信號(hào)將此電路關(guān)閉，否則產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)使電子鎖進(jìn)入自鎖狀態(tài)并啟動(dòng)20秒報(bào)警。圖7開鎖、關(guān)鎖復(fù)位及各模塊開關(guān)模塊此模塊包括下圖部分，及其他一些邏輯門原件及開關(guān)。功能是直接產(chǎn)生開鎖信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生信號(hào)控制各模塊。其中鎖存器（U78A)直接產(chǎn)生開關(guān)鎖信號(hào)。開關(guān)中J15為主復(fù)位開關(guān)，J14和J6(圖9）是聯(lián)動(dòng)開關(guān)，J6同時(shí)是開鎖開關(guān)，J12為密碼預(yù)制開關(guān)。所有按鍵均處于打開，電子鎖處于等待狀態(tài)。正常工作時(shí)（可有J15調(diào)控）U78A下端為高電平，當(dāng)J6接通時(shí)計(jì)時(shí)電路開始5秒計(jì)時(shí)，同時(shí)可以輸入密碼。若密碼正確，且計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)為6（即數(shù)位了6為密碼）U80A輸出高電平。此時(shí)U78A輸出上輸出端輸出高電平，電子鎖打開，同時(shí)計(jì)時(shí)模塊被關(guān)閉，若想關(guān)閉密碼鎖則打開J6（此時(shí)J14接通一次）電子鎖將鎖上回復(fù)等待狀態(tài)；若密碼輸入錯(cuò)誤且未到5秒，必須輸滿6位，然后可重新輸入；若5秒未將鎖打開，則計(jì)時(shí)模塊產(chǎn)生信號(hào)將U78A下端置0，此時(shí)進(jìn)入自鎖狀態(tài)，若想打開只有閉合J6且接通主復(fù)位開關(guān)J15（由鑰匙控制）。當(dāng)鎖打開時(shí)可將J12接通（由鑰匙控制）此時(shí)由U73A和U81A產(chǎn)生信號(hào)將密碼輸入模塊和計(jì)時(shí)模塊關(guān)閉預(yù)制密碼模塊被打開此時(shí)可以修改密碼。修改好后將J12斷開。再將J6斷開，復(fù)位后電子鎖回到等待狀態(tài)。圖8圖9調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析系統(tǒng)整體圖仿真開始時(shí)將所有開關(guān)打開，將主復(fù)位開關(guān)J15和J14分別接通，此時(shí)開關(guān)模塊鎖存器U78A下輸入端輸入高電平，系統(tǒng)置于等待狀態(tài)。此時(shí)密碼為000000。將J6按下，此時(shí)處于正常工作狀態(tài)，密碼輸入模塊、計(jì)數(shù)模塊、比較模塊、計(jì)時(shí)模塊正常工作。1.5秒內(nèi)密碼輸入000000時(shí)，計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)為6輸出高電平，比較模塊輸出高電平，則開關(guān)模塊鎖存器U78A兩輸入端均為高電平，上輸出端輸出高電平，鎖打開，同時(shí)產(chǎn)生信號(hào)使U77A產(chǎn)生低電平將及時(shí)模塊斷開。若要關(guān)鎖可直接將J6斷開，系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)。開鎖成功時(shí)可將密碼預(yù)制（修改）開關(guān)J12接通進(jìn)入密碼修改狀態(tài)，同時(shí)由U73A和U81A產(chǎn)生低電平將輸入等模塊斷開。修改好后將J12斷開，再將J6斷開即可恢復(fù)等待狀態(tài)。若5秒內(nèi)未將鎖打開則由計(jì)時(shí)模塊輸出信號(hào)將U78A下輸入端置0，電子鎖進(jìn)入自鎖狀態(tài)且20秒計(jì)時(shí)模塊激活同時(shí)報(bào)警。此時(shí)只有將J6接通輸入正確的密碼后接通J15（主復(fù)位）才可使鎖打開回到正常狀態(tài)。經(jīng)過(guò)測(cè)試以上功能均可正常實(shí)現(xiàn)。本鎖的特點(diǎn)是，必須輸入滿6位密碼時(shí)才可能產(chǎn)生開鎖信號(hào)，繼續(xù)輸入將進(jìn)入下一循環(huán)。設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會(huì)本次實(shí)踐讓我學(xué)到很多東西，主要有以下幾點(diǎn)。一是做事情要有計(jì)劃有條理，比如拿到本題后要分析明確電子鎖需要具有哪些功能、實(shí)現(xiàn)這些功能的系統(tǒng)流程以及每個(gè)流程中有哪些模塊、這些模塊需要哪些原件，之后才能逐步實(shí)現(xiàn)這些功能。二是學(xué)會(huì)了模塊化設(shè)計(jì)的思想，比如本題是先將每個(gè)模塊分別設(shè)計(jì)出來(lái)后在將其組裝起來(lái)的。三是學(xué)會(huì)了先假設(shè)、簡(jiǎn)化問(wèn)題解決問(wèn)題的方法，比如在模塊調(diào)試的時(shí)候由于沒(méi)有和其他模塊聯(lián)動(dòng)，所以先設(shè)置固定的信號(hào)源調(diào)試，待總體組裝后再整體調(diào)試；還有就是用小燈泡測(cè)試電平的小竅門。除了做事的方法我還初步學(xué)會(huì)了使用Multisim這種工具的數(shù)字仿真功能，同時(shí)鍛煉了自己的思維能力和動(dòng)手能力，還發(fā)現(xiàn)了自己對(duì)電子仿真的興趣。參考文獻(xiàn)【1】秦曾煌，姜三勇．電工學(xué)（下冊(cè)）電子技術(shù)．第七版．