電子密碼鎖課程設(shè)計(jì)()

1、物理與電子工程學(xué)院14級接本課程設(shè)計(jì)物理與電子工程學(xué)院微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書設(shè)計(jì)題目： 基于數(shù)字電路的電子密碼鎖 專 業(yè)： 自動化 班 級： 14級 接本班 學(xué)生姓名： xxxxxx 學(xué) 號: ccccccc 指導(dǎo)教師： 陳培英 2015年6月15日物理與電子工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)： 自動化 班級： 14級接本1班 學(xué)生姓名xxxx學(xué)號20140343115課程名稱微機(jī)原理與接口技術(shù)設(shè)計(jì)題目基于數(shù)字電路的電子密碼鎖設(shè)計(jì)目的、主要內(nèi)容（參數(shù)、方法）及要求設(shè)計(jì)目的：1、掌握基于數(shù)字電路的硬件電路的設(shè)計(jì)方法。2、掌握Proteus Professional仿真軟件的使用方法。設(shè)計(jì)主要內(nèi)

2、容及要求：1、設(shè)計(jì)電子密碼鎖的總體方案，將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示。2、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選項(xiàng)及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)。3、電壓顯示電路設(shè)計(jì)。4、根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，畫出系統(tǒng)電路原理圖，最后對系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試。工作量2周時(shí)間，每天3學(xué)時(shí)，共計(jì)42學(xué)時(shí)進(jìn)度安排第1天：明確課程設(shè)計(jì)的目的和意義，根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求查找相關(guān)資料第2-3天：學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)中用到的數(shù)字電路相關(guān)知識第4-5天：根據(jù)課程設(shè)計(jì)的要求完成硬件主要集成模塊選擇及硬件電路設(shè)計(jì)。第6-10天：學(xué)習(xí)Proteus Professional仿真軟件，繪制硬件電路原理圖。第11-12天：通過Proteus Pr

3、ofessional仿真軟件，進(jìn)行仿真調(diào)試。第13-14天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。主要參考資料參考文獻(xiàn)1閻石 數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社,20052許琦.基于FPGA的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)J.科技信息,20063李連華.基于FPGA的電子密碼鎖設(shè)計(jì)J.中國科技信息,20064童詩白 華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社,2006指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字摘 要采用邏輯門電路設(shè)計(jì)電子密碼鎖，闡述了其工作原理，給出了具體的電路原理圖。 該密碼鎖具有密碼預(yù)置功能，保密性強(qiáng)，誤碼報(bào)警，并且報(bào)警時(shí)間可以設(shè)定，同時(shí)用數(shù)碼管顯示出報(bào)警時(shí)間。密碼正確時(shí)驅(qū)動繼電器控制開鎖指示燈，誤碼時(shí)報(bào)警信號由蜂鳴器發(fā)出

4、，聲音為間歇式鳴笛。采用自行設(shè)計(jì)的5V穩(wěn)壓電源供電，具有耗電省等特點(diǎn)。使用時(shí)用戶必須按下確認(rèn)按鈕后方可知用戶輸入的密碼是否與預(yù)置密碼一致，當(dāng)密碼正確時(shí)密碼鎖可以被打開，點(diǎn)亮綠色二極管亮代表密碼正確，鎖可以打開。密碼不正確時(shí)按下確認(rèn)按鈕，紅色二極管被點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器鳴笛十秒，數(shù)碼管顯示十秒倒計(jì)時(shí)；倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，數(shù)碼管顯示00，對其產(chǎn)生的編碼信號經(jīng)門電路處理后轉(zhuǎn)化為低電平信號，傳給秒脈沖電路控制端，使其停止工作，從而脈沖驅(qū)動的蜂鳴器也停止報(bào)警。關(guān)鍵詞： 電子密碼鎖；數(shù)字電路； 預(yù)置密碼；誤碼報(bào)警目 錄1 課程設(shè)計(jì)的定義和目的11.1背景及其發(fā)展前景11.2研究目的和意義21.3技術(shù)要求21.3.1

5、基本要求21.3.2發(fā)揮部分要求21.4基本設(shè)計(jì)原理22 設(shè)計(jì)方案簡述32.1設(shè)計(jì)思路32.2設(shè)計(jì)原理框圖32.3設(shè)計(jì)原理分析43 詳細(xì)設(shè)計(jì)53.1密碼鎖單元電路設(shè)計(jì)53.1.1密碼識別電路53.1.2秒脈沖產(chǎn)生電路63.1.3倒計(jì)時(shí)電路73.1.4驅(qū)動蜂鳴器電路83.1.5驅(qū)動繼電器電路93.2密碼鎖總體電路設(shè)計(jì)104 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析114.1總體性能指標(biāo)與完善措施分析114.1.1性能指標(biāo)114.1.2不足之處114.1.3性能改進(jìn)方案11總結(jié)12參考文獻(xiàn)13物理與電子工程學(xué)院14級接本課程設(shè)計(jì)1 課程設(shè)計(jì)的定義和目的1.1背景及其發(fā)展前景隨著人們生活水平的提高和安全意識的加強(qiáng)，對安全的要

6、求也就越來越高。鎖自古以來就是把守護(hù)門的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀(jì)30年代就開始了，在一些特殊場所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研究這種鎖的初衷，就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以與機(jī)械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來越多的人所欣賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁

7、卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實(shí)用的還是按鍵式電子密碼鎖。20世紀(jì)80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對它的研究一直沒有明顯進(jìn)展。目前，在西方發(fā)達(dá)國家，電子密碼鎖技術(shù)相對先進(jìn)，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，通過多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)大門的管理。在我國電子鎖整體水平尚處于國際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場上仍以按鍵電子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進(jìn)國際先進(jìn)水平，現(xiàn)國內(nèi)有幾個(gè)廠生產(chǎn)供應(yīng)市場。但國內(nèi)自行研制開發(fā)的

8、電子鎖，其市場結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國內(nèi)的不少企業(yè)也引進(jìn)了世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非?？捎^。希望通過不斷的努力，使電子密碼鎖在我國也能得到廣泛應(yīng)用1。目前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機(jī)技術(shù)，以單片機(jī)為主要器件，其編碼器與解碼器的生成為軟件方式2。在實(shí)際應(yīng)用中，由于程序容易跑飛，系統(tǒng)的可靠性能較差?；诂F(xiàn)場可編程邏輯門陣列器件的電子密碼鎖，用門電路構(gòu)造系統(tǒng)，所有算法完全由硬件電路來實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的工作可靠性大為提高。由于門電路也具有現(xiàn)場可編程功能，當(dāng)設(shè)計(jì)需要更改時(shí)，只需更改門電路中的控制和接口電路，無需更改外部電路的設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)的效率1.2研究目的和意義隨著人們生活水平的提高

9、，對家庭防盜技術(shù)的要求也是越來越高，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的歡迎。現(xiàn)在市場上主要是基于單片機(jī)技術(shù)的電子密碼鎖，但可靠性較差。通常簡單的數(shù)字電路就可實(shí)現(xiàn)密碼不限次數(shù)重寫，也就是說現(xiàn)在的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)一樣靈活、方便。相對于基于單片機(jī)技術(shù)的電子密碼鎖，用簡單門電路來來構(gòu)成系統(tǒng)，可靠性提高，并且價(jià)格便宜。通過本次設(shè)計(jì)掌握數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，熟悉電子密碼鎖設(shè)計(jì)相關(guān)硬件的使用，了解電子密碼鎖的系統(tǒng)構(gòu)成，利用數(shù)字門電路實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可以加深自己對所學(xué)專業(yè)的認(rèn)識，關(guān)聯(lián)知識，增強(qiáng)自己的動手能力，積累實(shí)

10、踐經(jīng)驗(yàn)，為以后的工作打好基礎(chǔ)。1.3技術(shù)要求1.3.1基本要求1.當(dāng)輸入代碼正確時(shí)綠燈亮表示開鎖狀態(tài)；2.當(dāng)輸入代碼錯(cuò)誤時(shí)紅燈亮表示報(bào)警狀態(tài)，報(bào)警聲音持續(xù)10秒。1.3.2發(fā)揮部分要求1.密碼修改方便；2.開鎖信號可以推動機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件（例如：利用繼電器使電磁鐵吸合拉動物件）產(chǎn)生動作； 1.4基本設(shè)計(jì)原理密碼鎖電路包含 :撥碼設(shè)密、撥碼輸入 、密碼檢測 、脈沖電路 、開鎖示意電路 、報(bào)警電路以及倒計(jì)時(shí)顯示電路 。特別說明的是 ,倒計(jì)時(shí)顯示電路在密碼鎖的應(yīng)用當(dāng)中看似不合理 ,但在該設(shè)計(jì)電路中 ,主要是方便實(shí)現(xiàn)對電路報(bào)警時(shí)間的控制 ,實(shí)際應(yīng)用中可以將顯示部分去掉或是采用適當(dāng)電路隱藏 。本電路用一個(gè)

11、4位撥碼式按鍵輸入開關(guān) ,一個(gè)4位撥碼式按鍵密碼預(yù)設(shè)開關(guān)。用戶必須按下按下事確認(rèn)按鈕后方可知用戶輸入的密碼是否與預(yù)置密碼一致。將輸入信號與預(yù)設(shè)密碼信號經(jīng)過一定的門電路轉(zhuǎn)化為高低電平后信號輸出。一致時(shí)輸出低電平 ,做為開鎖信號；不一致時(shí)輸出高電平，做為報(bào)警信號。利用芯片555多諧震蕩器產(chǎn)生1Hz的周期秒脈沖，做為倒計(jì)時(shí)和蜂鳴器報(bào)警信號?？傮w電路是在單元電路的基礎(chǔ)上整合得到的，主要邏輯關(guān)系如下：密碼識別電路信號與倒計(jì)時(shí)電路顯示00時(shí)的編碼信號經(jīng)過邏輯整合后做為控制555是否工作的信號。555的工作與否又反作用于倒計(jì)時(shí)電路，做為倒計(jì)時(shí)電路的脈沖輸入源，同時(shí)555秒脈沖信號也是蜂鳴器的工作信號。2 設(shè)

12、計(jì)方案簡述2.1設(shè)計(jì)思路打開一把電子密碼鎖的關(guān)鍵在于正確的輸入密碼 ,本設(shè)計(jì)提供了一個(gè) 4位撥碼式按鍵輸入開關(guān) ,一個(gè)4位撥碼式按鍵密碼預(yù)設(shè)開關(guān)。用戶必須按下按下事確認(rèn)按鈕后方可知用戶輸入的密碼是否與預(yù)置密碼一致,一致時(shí)密碼鎖可打開 ,本設(shè)計(jì)由綠色二極管亮代表密碼正確 ,鎖可以打開。密碼不正確時(shí)，紅色二極管亮同時(shí)蜂鳴器響十秒，顯示十秒倒計(jì)時(shí)。2.2設(shè)計(jì)原理框圖設(shè)計(jì)原理方框圖如圖2-1所示 。輸入密碼密碼錯(cuò)誤555電路工作密碼識別按下確認(rèn)鍵密碼正確 綠燈亮開鎖紅燈亮蜂鳴器響十秒顯示十秒倒計(jì)時(shí)圖 2-1設(shè)計(jì)原理方框圖2.3設(shè)計(jì)原理分析密碼鎖電路包含 :撥碼設(shè)密、撥碼輸入 、密碼檢測 、脈沖電路 、

13、開鎖示意電路 、報(bào)警電路以及倒計(jì)時(shí)顯示電路 。特別說明的是 ,倒計(jì)時(shí)顯示電路在密碼鎖的應(yīng)用當(dāng)中看似不合理 ,但在該設(shè)計(jì)電路中 ,主要是方便實(shí)現(xiàn)對電路報(bào)警時(shí)間的控制 ,實(shí)際應(yīng)用中可以將顯示部分去掉或是采用適當(dāng)電路隱藏 。2.4 模擬仿真圖2-2 仿真電路圖經(jīng)過軟件仿真，效果很好?；疽蠛桶l(fā)揮部分的功能全部實(shí)現(xiàn)。3 詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1密碼鎖單元電路設(shè)計(jì)3.1.1密碼識別電路本電路用一個(gè) 4位撥碼式按鍵輸入開關(guān) ,一個(gè)4位撥碼式按鍵密碼預(yù)設(shè)開關(guān)。用戶必須按下按下事確認(rèn)按鈕后方可知用戶輸入的密碼是否與預(yù)置密碼一致。將輸入信號與預(yù)設(shè)密碼信號經(jīng)過一定的門電路轉(zhuǎn)化為高低電平后信號輸出。一致時(shí)輸出低電平 ,做為

14、開鎖信號；不一致時(shí)輸出高電平，做為報(bào)警信號。圖3-1-1 密碼識別電路3.1.2秒脈沖產(chǎn)生電路利用芯片5553多諧震蕩器產(chǎn)生1Hz的周期秒脈沖，做為倒計(jì)時(shí)和蜂鳴器報(bào)警信號。周期計(jì)算公式：圖3-2 秒脈沖產(chǎn)生電路3.1.3倒計(jì)時(shí)電路74LS192為可預(yù)置的十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器。Q0Q3 輸出端 ,本電路只用到它的4引腳，實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)動能。用譯碼器74LS48、數(shù)碼管顯示動態(tài)顯示Q0Q3 輸出的動態(tài)信號。圖3-1-3 倒計(jì)時(shí)電路3.1.4驅(qū)動蜂鳴器電路用NPN型三極管9013對555脈沖信號放大，從而驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警。圖3-1-4 驅(qū)動蜂鳴器電路3.1.5驅(qū)動繼電器電路用NPN型三極管9013對門電

15、路信號放大，從而驅(qū)動繼電器工作。圖3-1-5驅(qū)動繼電器電路3.2密碼鎖總體電路設(shè)計(jì)總體電路是在單元電路的基礎(chǔ)上整合得到的，主要邏輯關(guān)系如下：密碼識別電路信號與倒計(jì)時(shí)電路顯示00時(shí)的編碼信號經(jīng)過邏輯整合后做為控制555是否工作的信號。555的工作與否又反作用于倒計(jì)時(shí)電路，做為倒計(jì)時(shí)電路的脈沖輸入源，同時(shí)555秒脈沖信號也是蜂鳴器的工作信號。圖3-2總體設(shè)計(jì)電路圖4 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析4.1總體性能指標(biāo)與完善措施分析4.1.1性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了所有基本功能和一些自由發(fā)揮功能，密碼為4位二進(jìn)制數(shù)。4.1.2不足之處1密碼位數(shù)較少2倒計(jì)時(shí)部分實(shí)際應(yīng)用中并不需要3沒有設(shè)置滅零4.1.3性能改進(jìn)方案1可以將撥碼開

16、關(guān)增加到8位2設(shè)置滅零信號，較少耗能 總結(jié)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)是基于數(shù)字電路、模擬電路課程的設(shè)計(jì)，提高自己對實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作的綜合能力；為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和在今后工作崗位上獨(dú)立開展科學(xué)研究打下良好基礎(chǔ)。身為自動化的學(xué)生，設(shè)計(jì)是將來我們必須的技能，是生存立業(yè)的根本，而此次的課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)充分應(yīng)用自己所學(xué)知識的平臺，讓我們學(xué)到的書本上的知識不在局限于大腦而和實(shí)踐相結(jié)合。設(shè)計(jì)和制作完成后寫出總結(jié)還是必要的。我想我在設(shè)計(jì)和制作過程中一定會遇到不少的麻煩，它正是我們進(jìn)行設(shè)計(jì)的一個(gè)主要原因。把它寫下來，可以提高我們解決問題的能力。做好本次試驗(yàn)的前提就是對于書本知識掌握熟練，這樣才能對出現(xiàn)的問

17、題做出一定的分析和解決。此次課程設(shè)計(jì)離不開陳老師的耐心指導(dǎo)，辛勤指教，陳老師在百忙之中抽出時(shí)間來對我們進(jìn)行指導(dǎo)，很感謝陳老師！ 參考文獻(xiàn)1閻石 數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社,20052許琦.基于FPGA的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)J.科技信息,20063李連華.基于FPGA的電子密碼鎖設(shè)計(jì)J.中國科技信息,20064童詩白 華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社,2006 課程設(shè)計(jì)成績評定表 院系： 物理與電子工程學(xué)院 班級： 接本班 姓名： xxx 學(xué)號：20140343115 項(xiàng)目分值優(yōu)秀(x90%)良好(90%>x80%)中等(80%>x70%)及格(70%>x60%)

18、不及格(x<60%)評分參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)考核20學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)時(shí)間并按任務(wù)書中規(guī)定的進(jìn)度開展各項(xiàng)工作。學(xué)習(xí)態(tài)度比較認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)良好，能按期圓滿完成任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)。學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守組織紀(jì)律，基本保證設(shè)計(jì)時(shí)間，按期完成各項(xiàng)工作。學(xué)習(xí)態(tài)度尚可，能遵守組織紀(jì)律，能按期完成任務(wù)。學(xué)習(xí)馬虎，紀(jì)律渙散，工作作風(fēng)不嚴(yán)謹(jǐn),不能保證設(shè)計(jì)時(shí)間和進(jìn)度。課程設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告內(nèi)容組織書寫20結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，層次清晰，語言準(zhǔn)確，文字流暢，完全符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙非常工整、清晰。結(jié)構(gòu)合理，符合邏輯，文章層次分明，語言準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙工整、清晰。結(jié)構(gòu)合理，層次較為分明，文理通順，基本達(dá)到規(guī)范化要求，書寫比較工整；圖紙比較工整、清晰。結(jié)構(gòu)基本合理，邏輯基本清楚，文字尚通順，勉強(qiáng)達(dá)到規(guī)范化要求；圖紙比較工整。內(nèi)容空泛，結(jié)構(gòu)混亂，文字表達(dá)不清，錯(cuò)別字較多，達(dá)不到規(guī)范化要求；圖紙不工