電子密碼鎖數(shù)電課程設計(共25頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級： 指導教師： 工作單位： 題 目: 數(shù)字電子密碼鎖 初始條件：利用集成集成芯片和門電路等設計一個數(shù)字電子密碼鎖。要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）（1）設計一個數(shù)字電子鎖,有其預先設定好的密碼，該密碼可以修改。(2) 輸入密碼按確定鍵后，若密碼正確則鎖打開；若密碼不正確則電路發(fā)出報警信號。任意輸入密碼而不按確定鍵的話電路不會有反應。（3）任意輸入密碼而不按確定鍵的話電路不會有反應。（4）打開的持續(xù)時間為Tx，警報持續(xù)時間也為Tx，即按下確定鍵到松開后10秒，按住確定鍵不放的話一直打開或

2、者報警。時間安排：第17周理論講解,地點:新3-205第18周理論設計及實驗安裝調(diào)試,地點: 鑒主15樓通信實驗室第19周撰寫報告及答辯,地點:鑒主16樓報告廳指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日專心-專注-專業(yè)目 錄摘 要電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機械鎖。其特點如下：（1） 保密性好，編碼量多。隨機開鎖成功率幾乎為零。（2） 密碼可變，用戶

3、可以隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。（3）誤碼輸入保護，當輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。（4） 無活動零件，不會磨損，壽命長。（5）使用靈活性好，不像機械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。AbstractElectronic locks is a through the password input to control circuit or chips work, so as to control the closing of the mechanical switch, complete the lock, closure of the task of

4、 electronic products. There are many kinds of it, there is the simple circuit products, also have the high cost performance based on chip products. Now that are widely used in the electronic locks chips as the core, through the programming to fulfill. Its performance and security has greatly exceed

5、the mechanical lock. The characteristics are as follows:(1) good secrecy, code more than quantity. Random unlock the success rate is almost zero.(2) the password variable, the user can change the password, prevent the password is stolen, at the same time it can avoid the replacement for personnel to

6、 lock shall fall down.(3) error input protection, when the input password many errors, alarm system to be automatic startup.(4) no activity parts, do not wear, long service life.(5) use flexibility good, not as mechanical lock must wear a key to unlock.1 緒論1.1 課程設計的目的通過對課程的設計掌握電子系統(tǒng)的一般設計方法，掌握模擬IC器件的應

7、用，培養(yǎng)綜合應用所學知識來指導實踐的能力，為接下來電子信息學習培養(yǎng)興趣。1.2 課程設計的任務及要求 初始條件： 利用集成集成芯片和門電路等設計一個數(shù)字電子密碼鎖。主要任務: （1）設計一個數(shù)字電子鎖,有其預先設定好的密碼，該密碼可以修改。(2) 輸入密碼按確定鍵后，若密碼正確則鎖打開（此設計用發(fā)光二極管S表示鎖，鎖打開就是點亮發(fā)光二極管S）；若密碼不正確則電路發(fā)出報警信號（用放光二級管J，報警就是點亮放光二級管J）。任意輸入密碼而不按確定鍵的話電路不會有反應。（3）任意輸入密碼而不按確定鍵的話電路不會有反應。（4）打開的持續(xù)時間為Tx，警報持續(xù)時間也為Tx，即按下確定鍵到松開后10秒，按住確

8、定鍵不放的話一直打開或者報警。2 工作原理及方案選擇2.1 電路設計的多種方案自己設計制作數(shù)字電子密碼鎖，可以使用各種集成（譯碼器，555定時器，觸發(fā)器），也可以采用單片機（如89C51）。由于自己知識范圍的限制，并且為了進一步掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本理論及實驗調(diào)試技術(shù)，我在這次課程設計中采用集成芯片及門電路設計數(shù)字電子密碼鎖的設計方法。2.1.1 方案一設計選用單片機作為本設計的核心元件，利用單片機靈活的編程設計和豐富的I/O端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接芯片用于密碼的存儲，外接LCD顯示器用于顯示作用。當用戶需

9、要開鎖時，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵09輸入密碼。密碼輸完后按下確認鍵，如果密碼輸入正確則開鎖，不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼，當三次密碼錯誤則發(fā)出報警。除上述基本的密碼鎖功能外，聲光提示等功能，依據(jù)實際的情況還可以添加遙控功能。2.1.2 方案二設計選用各種集成芯片作為本設計的核心元件，采用邏輯開關(guān)及譯碼器組成密碼輸入部分。D觸發(fā)器與密碼輸入部分不同的接線方式可修改密碼。555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生觸發(fā)信號觸發(fā)開鎖或者報警。2.2 電路設計方案的比較方案一：用51單片機實現(xiàn)，其優(yōu)點是硬件電路簡單，功能很多，拓展方便，編程設計靈活多樣和I/O端口豐富，控制準確。但是單片機要求知識廣泛

10、，需要對硬件有較好的認識和一定的編程能力。再者，單片機加上外圍的設備費用要比單用集成芯片打。方案二：用各種集成芯片及門電路來設計，優(yōu)點是電路理解輕松，設計比較順暢，用已有的知識就可以設計。但是電路連線比較繁雜，需要一些邏輯器件，智能化大大降低，并且能拓展的功能比較少。3 電路設計及仿真3.1 數(shù)字電子密碼鎖的設計原理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圖3.1.1 數(shù)字電子密碼鎖的設計原理框圖3.2 各組成部分電路的設計3.2.1 密碼輸入及驗證電路的工作原理此模塊主要是用輸入鍵盤和74LS138實現(xiàn)，輸入鍵盤為六個邏輯開關(guān);74LS138為3線

11、-8線譯碼器,它的真值表如表3.2.1表3.2.1.1 74LS138真值表輸入輸出G1G2A+G2BC B AY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70XX X X1 1 1 1 1 1 1 1X1X X X1 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 1101 1 11 1 1 1 1 1 1 0由

12、表3.2.1 可知每個輸出端為0時都有唯一的輸入碼，所以可以把G1 G2A G2B C B A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3.2.1.1。圖3.2.1.1 密碼輸入密碼和密碼選擇端對應表如表3.2.1.2表3.2.1.3 密碼和密碼選擇端對應表密碼設定端的連接密碼Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y73.2.2 密碼修改及輸出鎖定此模塊用的是九邏輯開關(guān)，D觸發(fā)器74LS175。其電路連接如圖3.2.2.1。圖3.2.2.1來自555 密碼修改及

13、輸出鎖定電路該模塊是預先選擇密碼，即譯碼器的8個輸出端口分別連接到邏輯開關(guān)8個接口上面，這樣就可以實現(xiàn)選擇密碼的功能，但是密碼只有固定的8種。然后D觸發(fā)器再把密碼驗證模塊送來的驗證結(jié)果存住。在按下確定鍵時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器送過來的上升沿使觸發(fā)器做出反應。如表3.2.2.1 D觸發(fā)器真值表。表3.2.2.1 D觸發(fā)器真值表輸入輸出CLKDQ0011X保持3.2.3 計時模塊此模塊選用555電路單穩(wěn)態(tài)的一種變形。如圖3.2.3.1 555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。至74LS175B圖3.2.3.1 555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 當按鈕按下時C2儲存的電荷通過S10泄放，2腳TRI受低電平觸發(fā)，555

14、置位，3腳輸出高電平(Tx1.1R1C2)。松開按鈕后，定時即開始，此時電源通過電阻R1向C2充電，使C2兩端電平不斷升高，當升至2/3Vcc時，時基電路復位，定時結(jié)束，3腳輸出低電平。3.2.4 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3.2.4.1 邏輯組合模塊的真值表。表3.2.4.1 邏輯組合模塊的真值表A BS J0 01 10 10 11 01 11 11 0所以 ，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3.2.4.2 開鎖指示燈

15、S和報警指示燈J邏輯電路圖。圖3.2.4.2 開鎖指示燈S和報警指示燈J邏輯電路圖3.3 數(shù)字電子密碼鎖的總電路圖圖3.3 數(shù)字電子密碼鎖的總電路圖3.4 電路參數(shù)的選擇及計算電路所用的集成芯片有3線-8線譯碼器（），同步D觸發(fā)器（74LS175），555計時器（LM555CM），2輸入與非門（74LS00）。下面各圖為其引腳圖。圖4.1.1 74LS138引腳圖圖4.1.2 74LS175引腳圖圖4.1.3 LM555CM引腳圖由公式 Tx1.1R1C2 可以算得，為了是開鎖和報警時間維持10秒左右，令R1 =1M歐，C2 =10uF。而對于LED連接的電阻，為了使LED能正常發(fā)光，可以確定

16、為500歐。另外，電源為5V。4 電路軟件仿真4.1 開鎖的仿真預先將譯碼器的Y0接口和D觸發(fā)器的D接口連接，即選擇密碼為。輸入密碼（波動邏輯開關(guān)S1-S6）后，按一下確認鍵（S10），便可以看到LED1 亮了，即電路為開鎖狀態(tài)，此綠燈亮持續(xù)11秒的時間，這與理論分析一致。若一直按著確認鍵（S10）不放，則LED1 一直亮，松開確認鍵（S10）11秒后，綠燈熄滅。這也就證明的，開鎖部分仿真成功。如圖5.1 開鎖仿真。圖4.1 開鎖仿真4.2 報警的仿真預先將譯碼器的Y0接口和D觸發(fā)器的D接口連接，即選擇密碼為。輸入密碼（波動邏輯開關(guān)S1-S6）后，按一下確認鍵（S10），便可以看到LED2 亮

17、了，即電路為報警狀態(tài)，此紅燈亮持續(xù)11秒的時間，這與理論分析一致。若一直按著確認鍵（S10）不放，則LED2 一直亮，松開確認鍵（S10）11秒后，紅燈熄滅。這也就證明的，報警部分仿真成功。如圖5.2 報警仿真。圖4.2 報警仿真4.3 數(shù)據(jù)測試 密碼選擇端選擇Y7時，可知道密碼為。測試的數(shù)據(jù)如下表5.3 密碼選擇端Y7對應的測試數(shù)據(jù)。 表4.3 密碼選擇端Y7對應的測試數(shù)據(jù)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

18、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100011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1100

19、01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111111暗亮 由表可知，此電路分析結(jié)果完全正確，通過選擇Y接口可以修改密碼。5 電路的安裝與調(diào)試5.1 焊接電路（1）把芯片插入洞洞板；（2）分別把各電阻和電容按照電路圖插入板，在背面大致確定線路的走向；（3）安裝電壓源接口及接地端接口。（4）焊接，注意安全。實物如下拍照圖5.1 實物拍照圖5.1 實物拍照5.2 總電路的調(diào)試（1） 把各部分的電路接好，進行整體測試、觀察（2）

20、 針對各階段出現(xiàn)的問題，逐各排查校驗，使其滿足實驗要求，即能夠正常的開鎖或者報警。接上電源后,輸入密碼,測試,結(jié)果與理論分析一致,本次設計是成功的。5.3 調(diào)試中遇到的問題及分析與總結(jié)本設計其電路可以分為5部分：密碼輸入部分，密碼修改部分，密碼輸出鎖定部分，定時器觸發(fā)部分和開鎖/報警邏輯部分。焊接時應該分部分焊接，以便保持思路清晰，焊接順利，并且可以逐步調(diào)試正確性。6 心得體會剛開始的時候，由于對理論知識的學習不是很透徹，不知道從哪里開始入手。所以從伍時和老師的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)和康華光老師的電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）找相關(guān)的內(nèi)容，看了譯碼器，觸發(fā)器,計時器等很多內(nèi)容，從書上的原型有了基本的認識，后來看了謝自美老師的電子線路設計實驗測試后對定時器有了一定的理解。經(jīng)過網(wǎng)上查閱資料及參考李明喜老師發(fā)表的后決定從本報告的設計方案入手。畫了電路圖，算好了參數(shù)，我就開始仿真。開始仿真時,明明按照自己設計的電路圖來畫,可是結(jié)果就是與理論的不一樣。我查了很久沒有結(jié)果，于是和同學討論