電子密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)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(jì)目的 PAGEREF _Toc408311230 h 3HYPERLINK l _Toc4083112312. 設(shè)計(jì)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(jì) 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(jì) PAGEREF _Toc408311238 h 8HYPERLINK l _Toc4083112396.1 密碼驗(yàn)證模塊 PAGEREF _Toc408311239 h 8HYPERLINK l _Toc4083112406.2 計(jì)時(shí)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(cè)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(cuò)誤 PAGEREF _Toc408311251 h 20HYPERLINK l _Toc408311252附錄四實(shí)物作品 PAGEREF _Toc408311252 h 21H

6、YPERLINK l _Toc408311253參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc408311253 h 21摘要本次課程設(shè)計(jì)的題目是電子密碼校驗(yàn)設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)對(duì)鎖的電子控制，突破了傳統(tǒng)的機(jī)械鎖的單一性、性低、易撬性的缺點(diǎn)，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(diǎn)。主要工作局部是將輸入密碼與正確密碼進(jìn)展比擬，密碼正確時(shí)綠色發(fā)光二極管亮，密碼錯(cuò)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(jìn)展比擬，當(dāng)相等時(shí)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(jì)目的本課程為電子、通信類專業(yè)的獨(dú)立實(shí)踐課，該課程設(shè)計(jì)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(duì)電子線路理論知識(shí)的掌握，使學(xué)生能把所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)地、高效地貫穿到實(shí)踐中來(lái)，防止理論與實(shí)踐的脫離，同時(shí)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，并在實(shí)踐中不斷完善理論根底知識(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。2.設(shè)計(jì)要求要求電子器件設(shè)計(jì)制作密碼鎖的控制電路，使之在輸入正確的代碼時(shí)，輸出信號(hào)以啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)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(chǔ)一個(gè)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(chǔ)代碼時(shí)啟動(dòng)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(gè)按鈕觸動(dòng)后的5秒假設(shè)未能將鎖翻開，則電路自動(dòng)復(fù)位并由揚(yáng)聲器發(fā)出20秒的報(bào)警信號(hào)，同時(shí)用綠燈滅、紅燈亮表示關(guān)鎖狀態(tài)。要求性能可靠、操作簡(jiǎn)便。密碼鎖控制器中存儲(chǔ)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(shí)基集成電路組成的電子密碼鎖電路方案一電路原理較簡(jiǎn)單，當(dāng)且僅當(dāng)所有的K1開關(guān)單開、K0開關(guān)閉合時(shí)，電路才會(huì)執(zhí)行開鎖命令。這個(gè)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(biāo)有K0的開關(guān)是正確開鎖時(shí)應(yīng)當(dāng)連通的開關(guān)，所有標(biāo)有K

9、1的開關(guān)是正確開鎖時(shí)不能連通的開關(guān)。這樣，只有所有的K0連通，555第3腳才會(huì)輸出高電平，雙向可控硅3061才導(dǎo)通使繼電器吸動(dòng)，完成開鎖動(dòng)作。否則，555第3腳不會(huì)有高電平輸出，無(wú)法開鎖。此方案相對(duì)簡(jiǎn)單，靈活度低，需要制作相應(yīng)的鑰匙和鎖孔，要求機(jī)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(jì)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(gè)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(gè)8D鎖存器74LS373用于存儲(chǔ)密碼和接收輸入信號(hào)，兩者進(jìn)入比擬器進(jìn)展比擬。共

10、設(shè)有八個(gè)用戶輸入鍵，74LS373為密碼存儲(chǔ)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(hào)鎖存，然后按鍵復(fù)位。當(dāng)下次開鎖時(shí)只有在規(guī)定時(shí)間，規(guī)定次數(shù)輸入密碼才會(huì)發(fā)出開鎖信號(hào)，否則不能開鎖。并且，當(dāng)時(shí)間或輸入次數(shù)到達(dá)一定值后，電路會(huì)自鎖一段時(shí)間，并發(fā)出警報(bào)聲。警報(bào)完畢后，電路回復(fù)原狀，計(jì)時(shí)及計(jì)數(shù)歸零，直至下一次開鎖動(dòng)作。第一局部是密碼輸入局部，由八個(gè)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(guò)控制7

11、4LS373的芯片管腳特性來(lái)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(lái)比擬輸入信號(hào)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(hào)電路，黃燈處于待開狀態(tài)，綠燈表示開鎖正確，紅燈及警報(bào)聲表示開鎖錯(cuò)誤或者是鎖存狀態(tài)。第五局部是計(jì)時(shí)及計(jì)數(shù)局部，計(jì)時(shí)表示從準(zhǔn)備開鎖到開鎖完成所規(guī)定的時(shí)間，以及鎖存時(shí)期的鎖存時(shí)間，計(jì)數(shù)記錄的是誤操作的次數(shù)?？紤]到復(fù)雜程度、密碼鎖的準(zhǔn)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(yàn)證模塊計(jì)時(shí)模塊開鎖信號(hào)報(bào)警信號(hào)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(jì)6.1 密碼驗(yàn)證模塊此模

12、塊主要是用輸入鍵盤和74LS138實(shí)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(gè)輸出端為0時(shí)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(yàn)證信號(hào)輸出就行了。有8個(gè)選擇，也就是修改密碼時(shí)，只有8個(gè)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(yàn)證模塊電路圖原理：預(yù)置密碼是6位二進(jìn)制密碼上下電平控制，按下鍵為1，未按鍵為0，平時(shí)輸入端均處于0狀態(tài)。電路用6個(gè)開關(guān)按鍵SW1-6輸入6位密碼，輸入到譯碼器74ls138會(huì)依此把密碼記入電路， 密碼和密碼選擇端對(duì)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(duì)應(yīng)表6.2 計(jì)時(shí)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(shí)基電路輸出端OUT第3引腳產(chǎn)生高電平，經(jīng)延時(shí)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(shí)器構(gòu)成的延時(shí)器。參數(shù)計(jì)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(lái)自74HC138AA來(lái)自555該模塊是把密碼驗(yàn)證模塊送來(lái)的驗(yàn)證結(jié)果存住。在按下確定鍵時(shí)，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(shí)器功能表6.4邏輯組合模塊此模塊的兩個(gè)輸入端是接鎖定模塊的輸出端A和計(jì)時(shí)模塊的輸出端B。兩個(gè)輸出端分別接開鎖指示燈S和報(bào)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(shí)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(lái)密碼

16、校驗(yàn)的信號(hào)，假設(shè)傳來(lái)是密碼錯(cuò)誤則從U1:A的第1管腳中輸入信號(hào)為0假設(shè)密碼正確為1。使U1:A管腳3輸出低電平，此時(shí)光報(bào)警信號(hào)紅燈D2亮，蜂鳴器ls1發(fā)出聲音報(bào)警信號(hào)。7. 組裝和調(diào)試 設(shè)計(jì)該電路的最初方案是用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，功能拓展方便。但該課程設(shè)計(jì)的要電路主要選用邏輯電路，所以放棄最初方案。密碼驗(yàn)證模塊的最初設(shè)計(jì)方案是用邏輯門電路實(shí)現(xiàn)，但其缺點(diǎn)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(diǎn)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(jiǎn)單得多，也可以有6位密碼輸入。開場(chǎng)時(shí)設(shè)計(jì)存在一個(gè)缺點(diǎn)，就是在按確定鍵

17、后到計(jì)時(shí)完畢這段時(shí)間鍵盤密碼的輸入是有效。即在第一次按錯(cuò)密碼而警報(bào)響起時(shí)馬上輸入正確密碼，則警報(bào)停，開鎖信號(hào)燈亮。其波形圖如圖7-1.S, J為低電平時(shí)才能點(diǎn)亮LED燈BASJtttt圖7-1波形圖T*經(jīng)過(guò)思索應(yīng)該引進(jìn)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(lái)了，就是給電路接入電源時(shí)，前22秒是會(huì)給555電路的C1充電，3引腳在這段時(shí)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(huì)翻開。為解決這個(gè)缺點(diǎn)，我們?cè)黾恿艘粋€(gè)二極管。8.測(cè)試數(shù)據(jù)密碼選擇端選擇Y7時(shí)，查表6-2可知道密碼為100111。測(cè)試的數(shù)據(jù)如下表8-1

18、表8-1密碼輸入信號(hào)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(jì)過(guò)程中，我們認(rèn)為自己在收獲知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過(guò)程中，我們通過(guò)查找大量資料，請(qǐng)教教師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)

20、了獨(dú)立思考、動(dòng)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(guò)程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)視。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程千里之行始于足下，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。我們今天認(rèn)真的進(jìn)展課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的根底。對(duì)于課程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，正確的思路是很重要的，只有你的設(shè)計(jì)思路是正確的，那你的設(shè)計(jì)才有可能成功。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)前必須做好充分的準(zhǔn)備，認(rèn)真查找詳細(xì)的資料，為我們?cè)O(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的根底。 之所謂，用大腦去控制行動(dòng)，才能做到事半功倍，以最有效率的方式到達(dá)我們的目的。在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)際過(guò)程中卻很難到達(dá)很好的效果。比方電路中錯(cuò)誤計(jì)數(shù)不能實(shí)現(xiàn)，出現(xiàn)不穩(wěn)定跳動(dòng)的問題，在仿真過(guò)程中就不會(huì)出現(xiàn)實(shí)際電路中容易出現(xiàn)的各種擾動(dòng)，則在