密码锁数电课程设计.docx

密码锁数电课程设计摘 要 本文设计的电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对锁的电子控制，突破了传统的机械锁的单一性、保密性低、易撬性的缺点，数字电子密码锁具有保密性高、使用灵活性好、安全系数高的优点。数字电子密码锁的核心是由数据选择器74LS153组成，电路分为三部分：第一部分是由八个单刀双掷开关组成的密码输入电路，密码输入共有28=256种输入方式，但能正确开锁的输入方式只有16种；第二部分是由与门、译码器、反相器、数据选择器组成的密码验证部分，当密码数去正确后，数据选择器会输出一路高电平；第三部分由三极管、继电器、电磁铁组成的执行开锁电路。它的电路结构简单，但电路具有复杂的数字逻辑关系，密码破译难度较大，操作简单，用户使用方便。综合看来，此电子密码锁实用性强 关键词：电子密码锁；报警; 1 引言 随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子密码锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲呢。 在当今社会， 安全防盗已成为社会问题， 而锁自古以来就是防盗的重要工具， 目前国内大部分人使用的还是传统的机械锁， 然而， 眼下假冒伪劣的机械锁互开 率非常之高， 此外， 即使是一把质量过关的机械锁， 通过急开锁， 甚至可以在不 损坏锁的前提下将锁打开。机械锁的这些弊端为一种新型的锁电子密码锁， 提供了很大的发展空间。 2 1 设计目的 1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。 2、培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。 3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用的分析方法和工程设计方法。 4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能。 5、 随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲睐。 1.1 电路功能 每把锁都有其预先设定好的密码，该密码可以修改。输入密码按确定键后，若密码正确则锁打开，打开的持续时间Tx为按下确定键到松开后10秒。若密码不正确则电路发出报警信号，警报持续时间也为Tx。任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。 1.2 元器件清单 名称 四/2输入端与非门 译码器 555 同步D触发器 发光二极管 杜邦线 插针 芯片插槽 芯片插槽 型号 74LS00 74LS138 555 74LS175 DIP14 DIP16 3 数量 1块 1块 1块 1块 2个 1根 1排 2个 4个 芯片插槽 电容 电容 蜂鸣器 按钮 拨动开关 二极管 电阻 电阻 电阻 数码管 数码管译码器 非门 编码器 DIP8 10uf 103(0.01uf) 单刀双掷 1M 470 50 CD4511 74LS04 74LS148 1个 1个 1个 1个 1个 6个 1个 1个 1个 1 1 1 1 1 1.3 电路框图 密码验证模块 修改密码 密码显示 逻辑组合模块 密码输入 开锁信号 锁住输入 报警信号 确定输入 计时模块 2 单元电路的设计 2.1 密码验证模块 此模块主要是用输入键盘和74LS138实现，74LS138为3线-8线译码器,它的真值表如表1-1. 4 表1-1 输入 S1 S2+S3 输出 A2 A1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A0 0 X 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 0 0 0 0 0 0 0 0 X X X X X X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 由表1-1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把S1 S2 S3 A2 A1 A0作为密码输入端，与输入键盘相连,共有26=64种输入情况。Y0Y7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1-1. 至74LS175 图1-1 5 密码设 定端 2.2 计时模块 此模块选用555电路单稳态的一种变形。如图2-1. 图2-1 按下确定开关将在时基电路输出端OUT产生高电平，经延时Tx后，输出端OUT将保持低电平不变。(Tx1.1R1C1) 当按钮按下时C1储存的电荷通过SW7泄放，2脚TR受低电平触发，555置位，3脚输出高电平。松开按钮后，定时即开始，此时电源通过电阻R1向C1充电，使C1两端电平不断升高，当升至2/3Vcc时，时基电路复位，定时结束，3脚输出低电平。 6 2.3 锁定输出 此模块用的是D触发器74LS175.其电路连接如图3-1 来自74HC138 A A 来自555 图3-1 该模块是把密码验证模块送来的验证结果存住。在按下确定键时，555电路3脚产生的上升沿使触发器做出反应。如表3-1. 输入 CLK D 0 1 X 输出 Q 0 1 保持 表3-1 24 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4-1。 A B 0 0 7 S J 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 表4-1 所以S = A B J=A B 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4-1. 图4-1 .2.5 密码显示 8 3 总电路图 4 测试数据 密码选择端选择Y7时，查表1-2可知道密码为100111。测试的数据如下表5-1 表5-1 密码输入 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 信号灯 S J 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 4 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 9 5 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 6 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 亮 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 暗 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 暗 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 亮 以上为所设计的电子密码锁电路，它经过多次修改和整理，可以满足课程设计的基本要求，但因为水平有限，此电路中也存在一定的问题，譬如说电路的密码不能遗忘，一旦遗忘，就很难打开，要么一个一个试，要么拆开观察密码设置端后查表。电路密码只有8种可供修改，但由于有64可能输入，所以他人要一次就开锁的几率很小。 5 心得体会 通过这次的设计，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使的理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时实习也段练了我个人的动手能力：能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。能对Proteus和 Multisim 等仿真软件进行操作。 在设计的过程中，遇到几个比较难解决的问题，一开始是先通过仿真软件进行模拟实现设计的功能，然后再通过AD 画原理图，由于很多芯片在库里面都没有，需要通过查资料，再画原理图和封装，由于管脚比较多，比较容易出错在管脚的连接。因为芯片多如果做单面板的话会有比较多跳线，所有做双面板，由于以前没做过双面板，难度有点大。双面对齐比较难浪费了两块板，最后通过先打几个小孔再定位。当做出来调试的时候并没成功，出现短路现象。只能通过按照原理图，用万用表一条一条线检测，原来是由于再画总线的时候存在流水号重名。虽然仿真可以实现，但到实际做的时候还会存在一定的问题，比如说使用555定时器，使用电容比较小，充放电时间会比较短，数字电路会存在延迟问题，不能观察到现象。从中还学到比较多有用的东西。 11 致 谢 在这个学期里， 我要感谢的人很多， 首先要感谢我的指导老师为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，虽然老师平日里工作繁多，但在我做基础工程的每个阶段， 都给予我悉心的指导和帮助， 关心我每个阶段所做的工作。 还要感谢的是我们各课任课老师，给予我们最大的帮助， 没有你们的谆谆教诲， 就没有我们学有所长的今天。 当然， 还要感谢寝室的兄弟们在我完成论文的过程中给予我的帮助和鼓励，我们一起学习和工作，最后，感谢在大学期间认识我和我认识的所有人，有你们伴随，才有我大学生活的丰富多彩，绚丽多姿！ 12 参考资料 1阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社. 2叶桂娟.555时基电路原理、设计与应用.电子工业出版社. 3电子技术基础实验与课程设计 章忠全主编 中国电力出版社 1999.7 4电子电路及仿真路勇主编 清华大学出版社、北方交大出版社 2004.1 13 附 录 1. 74LS138芯片是常用的3-8线译码器 真值表： 上表中x表示为任意输入状态，在片选使用状态下输入中8线始终只有1线为0， 此74HC138芯片在单片机系统中极大限度的起到了扩展IO资源的作用，只要用单片机的2个io引脚资源就能控制8个输出，而且程序的编制也容易实现。 2. 74LS00功能：四2 输入与非门 真值表： Inputs输入 A L L H H B L H L H 输出 Y H H H L 14 图1 74LS00 引脚图 3. 74LS175引脚图 4. 15 74ls175逻辑符号及内部结构图 <74ls175管脚功能和内部结构图> 真值表 5. CD4511的引脚 CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动L ED。其引脚图如3-2所示。 各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、 BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示 a、b、c、d、e、f、g。左边 的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS. 16 6.pcb图 17