密码锁数电课程设计

《数字电子技术基础》 课程 设计题目: 数字密码锁 院 系: 惠州学院 专 业: 电子信息科学与技术 级: 08电科(2)班 班 姓 名: 余晓聪 学 号: 080702236 指导教师: 周玲 二0一0年 五月 二十日 1 设计目的........................................................................................................................................... 3 技术指标........................................................................................................................................... 3 元器件清单....................................................................................................................................... 3 电路框图........................................................................................................................................... 4 单元电路的设计 ............................................................................................................................... 5 密码验证模块 ........................................................................................................................... 5 计时模块................................................................................................................................... 6 锁定输出................................................................................................................................... 7 逻辑组合模块 ........................................................................................................................... 8 总电路图........................................................................................................................................... 9 问题及解决....................................................................................................................................... 9 测试数据......................................................................................................................................... 10 心得体会......................................................................................................................................... 12 参考文献......................................................................................................................................... 13 2 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、通过电路的、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。 技术指标 每把锁都有其预先设定好的(六位二进制数)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(此设计用发光二极管S表示锁，锁打开就是点亮发光二极管S)，打开的持续时间T为按下确定键到松开后20秒(按住x 确定键不放的话S一直亮着)。若密码不正确则电路发出报警信号(用放光二级管J和蜂鸣器表示，报警就是点亮放光二级管J，蜂鸣器响起)，警报持续时间也为T。任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。 x 元器件清单 名称 型号 数量 四/2输入端与非门 74LS00 1块 译码器 74LS138 1块 3 555 555 1块 同步D触发器 74LS175 1块 发光二极管 2个 杜邦线 1根 插针 1排 芯片插槽 DIP14 1个 芯片插槽 DIP16 2个 芯片插槽 DIP8 1个 万用板 9cm*15cm 1块 电阻 2M 1个 电阻 470 2个 电容 10uf 1个 电容 103(0.01uf) 1个 蜂鸣器 1个 按钮 1个 拨动开关 单刀双掷 6个 二极管 1个 电路框图 修改密码 密码验证密码模块 输入 开锁信号 逻辑组合 模块 锁住输入 报警信号 计时模块 确定输 入 4 单元电路的设计 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. 表1-1 输入 输出 SS+SAA A Y Y Y Y Y Y Y Y1 23 2 1001234567 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 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S S S A A A123210 6作为密码输入端，与输入键盘相连,共有2=64种输入情况。Y—Y只需要选择其07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. 密码设 定端 至74LS175 图1-1 5 密码和密码选择端对应表如表1-2 密码设定端的连接 密码 Y100000 0 Y 100001 1 Y 100010 2 Y 100011 3 Y 100100 4 Y 100101 5 Y 100110 6 Y 100111 7 表1-2 计时模块 此模块选用555电路单稳态的一种变形。如图2-1. 至74LS175 B 图2-1 6 按下确定开关将在时基电路输出端OUT(第3引脚)产生高电平，经延时Tx后，输出端OUT将保持低电平不变。(T?1.1RC) x11 当按钮按下时C储存的电荷通过SW泄放，2脚TR受低电平触发，555置位，17 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R向C充电，11使C两端电平不断升高，当升至2/3V时，时基电路复位，定时结束，3脚输1cc 出低电平。 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 A 74HC138 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 输出 CLK D Q 0 0 1 1 表3-1 X 保持 7 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 S J 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 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. A B A 图4-1 8 总电路图 问题及解决 设计该电路的最初方案是用51单片机实现，其优点是硬件电路简单，功能拓展方便。但该课程设计的要求是电路主要选用中规模TTL集成电路74系列(不能用专用集成电路)。所以放弃最初方案。 密码验证模块的最初设计方案是用逻辑门电路实现，但其缺点是电路连接复杂。还有一种普遍的方案是用数据比较器74LS85，其优点是可以设置16种密码但只用一片的话只有4位密码输入。使用译码器74LS138可使电路连接简单得 9 多，也可以有6位密码输入。 开始时设计存在一个缺点，就是在按确定键后到计时结束这段时间内键盘密码的输入是有效。即在第一次按错密码而警报响起时马上输入正确密码，则警报停，开锁信号灯亮。其波形图如图5-1.(S, J为低电平时才能点亮LED灯) B t Tx A t S t J t 图5-1 经过思索应该引进锁存器，翻阅资料好，发现D触发器74LS175可以解决该问题，于是增加了74LS175。但还有个缺点，就是给电路上电时，前22秒是会给555电路的C充电，3引脚在这段时间是高电平，而74LS175输出的是低电1 平，有表4-1可知S亮，既锁会打开。为解决这个缺点，可以增加个二极管。 测试数据 密码选择端选择Y时，查表1-2可知道密码为100111。测试的数据如下表5-1 7 10 表5-1 密码输入 信号灯 1 2 3 4 5 6 S J 0 0 0 0 0 0 暗 亮 0 0 0 0 0 1 暗 亮 0 0 0 0 1 0 暗 亮 0 0 0 0 1 1 暗 亮 0 0 0 1 0 0 暗 亮 0 0 0 1 0 1 暗 亮 0 0 0 1 1 0 暗 亮 0 0 0 1 1 1 暗 亮 0 0 1 0 0 0 暗 亮 0 0 1 0 0 1 暗 亮 0 0 1 0 1 0 暗 亮 0 0 1 0 1 1 暗 亮 0 0 1 1 0 0 暗 亮 0 0 1 1 0 1 暗 亮 0 0 1 1 1 0 暗 亮 0 0 1 1 1 1 暗 亮 0 1 0 0 0 0 暗 亮 0 1 0 0 0 1 暗 亮 0 1 0 0 1 0 暗 亮 0 1 0 0 1 1 暗 亮 0 1 0 1 0 0 暗 亮 0 1 0 1 0 1 暗 亮 0 1 0 1 1 0 暗 亮 0 1 0 1 1 1 暗 亮 0 1 1 0 0 0 暗 亮 0 1 1 0 0 1 暗 亮 0 1 1 0 1 0 暗 亮 0 1 1 0 1 1 暗 亮 0 1 1 1 0 0 暗 亮 0 1 1 1 0 1 暗 亮 0 1 1 1 1 0 暗 亮 0 1 1 1 1 1 暗 亮 1 0 0 0 0 0 暗 亮 1 0 0 0 0 1 暗 亮 1 0 0 0 1 0 暗 亮 1 0 0 0 1 1 暗 亮 11 1 0 0 1 0 0 暗 亮 1 0 0 1 0 1 暗 亮 1 0 0 1 1 0 暗 亮 1 0 0 1 1 1 亮 暗 1 0 1 0 0 0 暗 亮 1 0 1 0 0 1 暗 亮 1 0 1 0 1 0 暗 亮 1 0 1 0 1 1 暗 亮 1 0 1 1 0 0 暗 亮 1 0 1 1 0 1 暗 亮 1 0 1 1 1 0 暗 亮 1 0 1 1 1 1 暗 亮 1 1 0 0 0 0 暗 亮 1 1 0 0 0 1 暗 亮 1 1 0 0 1 0 暗 亮 1 1 0 0 1 1 暗 亮 1 1 0 1 0 0 暗 亮 1 1 0 1 0 1 暗 亮 1 1 0 1 1 0 暗 亮 1 1 0 1 1 1 暗 亮 1 1 1 0 0 0 暗 亮 1 1 1 0 0 1 暗 亮 1 1 1 0 1 0 暗 亮 1 1 1 0 1 1 暗 亮 1 1 1 1 0 0 暗 亮 1 1 1 1 0 1 暗 亮 1 1 1 1 1 0 暗 亮 1 1 1 1 1 1 暗 亮 心得体会 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 12 次就开锁的几率很小。 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。 参考文献 [1]阎石.数字电子技术基础(第五版).高等教育出版社.2009 [2]叶桂娟.555时基电路原理、设计与应用.电子工业出版社.2007 13