數(shù)字邏輯電路課程計(jì) 課 題：電 子 密 碼 鎖姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：成 績(jī)：指導(dǎo)教師：開(kāi)課時(shí)間:2014-2015學(xué)年第2學(xué)期 2007年 6 月 20日 電 子 密 碼 鎖 摘要：采用邏輯門(mén)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(dòng)繼電器控制開(kāi)鎖指示燈，誤碼時(shí)報(bào)警信號(hào)由蜂鳴器發(fā)出，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)。當(dāng)密碼正確時(shí)密碼鎖可以被打開(kāi)，綠色二極管亮代表密碼正確，鎖可以打開(kāi)。密碼不正確時(shí)，紅色二極管被點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器鳴笛5秒，數(shù)碼管顯示5秒計(jì)時(shí)；計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，20秒計(jì)時(shí)開(kāi)始。關(guān)鍵詞： 電子密碼鎖；數(shù)字電路； 預(yù)置密碼；誤碼報(bào)警 Using logic gate design of electronic combination lock, this paper expounds its working principle, gives the specific circuit principle diagram of the combination lock with password preset function, strong confidentiality, error alarm, and alarm time can be set, at the same time using digital tube display the alarm time. Password correctly drive relay control lamp, when the error alarm signal by a buzzer, voice for intermittent horns.Using self-designed 5 v regulated power supply, has the characteristics of power saving electricity. When the correct password combination lock can be opened, the green led light on behalf of the correct password, the lock can be opened. Password is not correct, the red leds lit up, at the same time a buzzer honking 5 seconds, the digital tube display 5 seconds time, at the end of the timing, 20 seconds timer starts. Keywords: electronic password ，combination lock， digital circuit preset ，Error alarm 目 錄1、設(shè)計(jì)背景42、設(shè)計(jì)方案5 2.1原理框圖5 2.2總體思想53、 方案實(shí)施7 3.1.1密碼輸入7 3.1.2密碼存儲(chǔ)8 3.1.3比較電路8 3.1.4 5秒計(jì)時(shí)器93.1.5 20秒計(jì)時(shí)器10 3.2電路仿真114、結(jié)果與結(jié)論125、收獲與致謝146、參考文獻(xiàn)15 1、設(shè)計(jì)背景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(shí)的加強(qiáng)，對(duì)安全的要求也就越來(lái)越高。鎖自古以來(lái)就是把守護(hù)門(mén)的鐵將軍，人們對(duì)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(zhǎng)期以來(lái)研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類(lèi)電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其中之一。電子鎖只需記住一組密碼，無(wú)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(lái)越多的人所欣賞。電子鎖的種類(lèi)繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，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(zhuān)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(chǎng)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(duì)它的研究一直沒(méi)有明顯進(jìn)展。 在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，電子密碼鎖技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，種類(lèi)齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門(mén)禁系統(tǒng)中，通過(guò)多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)大門(mén)的管理。在我國(guó)電子鎖整體水平尚處于國(guó)際上70年代左右，電子密碼鎖的成本很高，市場(chǎng)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(guó)際先進(jìn)水平。但國(guó)內(nèi)自行研制開(kāi)發(fā)的電子鎖，其市場(chǎng)結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國(guó)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)展前景非常可觀。希望通過(guò)不斷的努力，使電子密碼鎖在我國(guó)也能得到廣泛應(yīng)用。 2、設(shè)計(jì)方案2.1原理框圖： 5秒報(bào)警密碼輸入 密碼存儲(chǔ) 比較電路 報(bào)警電路 20秒報(bào)警2.2 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)的總體思想及設(shè)計(jì)順序?yàn)椋?（1）設(shè)計(jì)密碼設(shè)定及密碼輸入電路。在本過(guò)程中，主要使用了74LS194芯片及單刀雙擲開(kāi)關(guān)。 密碼輸入和設(shè)置端分別使用處于置數(shù)狀態(tài)的兩片194芯片，用來(lái)存儲(chǔ)密碼。 外部用多個(gè)開(kāi)關(guān)控制內(nèi)部的密碼輸入開(kāi)關(guān)。 （2）設(shè)計(jì)密碼比較電路。兩種方案，直接用74LS85工作或采用門(mén)電路實(shí)現(xiàn)。最終采用了74LS85來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （3）設(shè)計(jì)5秒計(jì)時(shí)電路和20秒計(jì)時(shí)電路。5秒計(jì)時(shí)使用74LS290芯片形成了5進(jìn)制電路達(dá)到計(jì)時(shí)的目的。20秒計(jì)時(shí)使用74LS160形成20進(jìn)制電路達(dá)到計(jì)時(shí)目的。結(jié)合整體設(shè)計(jì)的需要，設(shè)置為計(jì)時(shí)到5時(shí)，停著等待置數(shù)信號(hào)到來(lái)，而非直接置數(shù)。而20秒計(jì)時(shí)則由5秒計(jì)時(shí)部分通過(guò)控制其使能輸入來(lái)控制其工作與否。 （4）設(shè)計(jì)脈沖產(chǎn)生電路。該部分主要使用555芯片設(shè)置參數(shù)，從而得到頻率約為1000HZ的輸出信號(hào)。 （5）各部分的連接與調(diào)試。這時(shí)需要解決5秒計(jì)時(shí)的置數(shù)工作；20秒計(jì)時(shí)的開(kāi)始工作信號(hào)；密碼輸入端按下任何按鍵時(shí)，觸發(fā)5秒計(jì)時(shí)；計(jì)時(shí)到5秒后，觸發(fā)20秒計(jì)時(shí)及蜂鳴器；5秒后，若仍未輸入正確的密碼，則自鎖電路，密碼輸入清零代替。 3、方案實(shí)施3.1原理圖設(shè)計(jì) 選擇合適的數(shù)字器件，multisim 軟件繪制各單元的邏輯電路圖。3.1.1、8421BCD密碼輸入本電路采用二進(jìn)制輸入3.1.2密碼存儲(chǔ)本電路采用09鍵輸入3.1.3比較電路當(dāng)密碼輸入與密碼存儲(chǔ)不同時(shí)，紅燈亮，報(bào)警器報(bào)警。3.1.4 5秒計(jì)數(shù)器3.1.5 20 秒計(jì)數(shù)器與報(bào)警電路 3.2電路仿真在各單元電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，用 Multisim 軟件把各單元電路連接起來(lái)，畫(huà)出符合軟件要求的系統(tǒng)整體邏輯電路圖。系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì)完成后，對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。驗(yàn)證結(jié)果表明完全符合電路的設(shè)計(jì)要求。3.2.1 電路仿真圖： 4、結(jié)果與結(jié)論4.1 遇到的問(wèn)題（1） 如何保證在密碼輸入端，有任何操作時(shí)觸發(fā)5秒計(jì)時(shí)器 （2） 如何在計(jì)時(shí)到5秒且未輸入正確密碼時(shí)，清零密碼輸入，并進(jìn)行自鎖 （3） 何時(shí)觸發(fā)20秒計(jì)時(shí)器，以及如何控制報(bào)警的準(zhǔn)確時(shí)機(jī) 4.2解決方法：（1） 默認(rèn)密碼輸入端，起始位置為0。通過(guò)門(mén)電路將各個(gè)開(kāi)關(guān)連接起來(lái)，最后的結(jié)果接入5秒電路的290芯片的清零端（高電平有效），使之在起始狀態(tài)時(shí)（即所有位都為0，而通過(guò)門(mén)電路后得到的為1）。一旦開(kāi)關(guān)鍵有所改變時(shí)（即任何一個(gè)開(kāi)關(guān)出現(xiàn)1時(shí)），通過(guò)門(mén)電路得到0，使290芯片清零并開(kāi)始計(jì)數(shù)。這樣就很好的解決了在密碼輸入端，有任何操作時(shí)即刻觸發(fā)5秒計(jì)時(shí)電路。 （2）將5秒計(jì)時(shí)器的290的輸出端取與非后（即輸出為0101）和密碼比較電路相或后（即計(jì)時(shí)到5秒且密碼輸入錯(cuò)誤）接入密碼輸入電路中194的清零端。但是由于接入自鎖部分后，整個(gè)電路工作紊亂，原本不循化的部分開(kāi)始循環(huán)，循環(huán)的部分開(kāi)始不循化，故暫時(shí)舍棄這一部分。紅燈*ABCDL=（紅燈表示不開(kāi)鎖，綠燈表示開(kāi)鎖） （3）方法同（2），在計(jì)時(shí)到五秒且密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，觸發(fā)20秒計(jì)時(shí)器及蜂鳴器。此時(shí)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，直到20秒計(jì)時(shí)結(jié)束。 從理論上解決了這些問(wèn)題，就開(kāi)始實(shí)際將幾個(gè)模塊連接起來(lái)。但在實(shí)際連接過(guò)程中，還是出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題。一方面Muitisim10工作不夠穩(wěn)定當(dāng)然，一方面對(duì)編輯環(huán)境不夠熟悉，都與理論無(wú)關(guān)，屬于操作上的問(wèn)題。經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)模塊單獨(dú)工作時(shí)運(yùn)行良好，但復(fù)制到最終的電路上進(jìn)行整合時(shí)，就出現(xiàn)了問(wèn)題。這種時(shí)候，必須要細(xì)心檢查，各部分連接是否準(zhǔn)確無(wú)誤是否漏掉了什么重要的端子沒(méi)有連接等等。 完成了這些以后，仍存在一些實(shí)際問(wèn)題首先密碼只有16種可能，實(shí)際意義不大。其次，有一個(gè)缺點(diǎn)，密碼不能為0000，否則會(huì)出問(wèn)題（因?yàn)榧俣ǖ拿艽a輸入電路的初始狀態(tài)為0000），自己沒(méi)有想出解決方案。 有一個(gè)問(wèn)題，蜂鳴器一直不工作，無(wú)論是獨(dú)立電路還是總電路中。Multisim反應(yīng)有時(shí)候比較遲鈍。 由于個(gè)人能力和時(shí)間有限，未實(shí)現(xiàn)某些較為合理的功能比如：可以加入密碼輸入次數(shù)檢測(cè)電路，密碼輸入三次錯(cuò)誤，檢測(cè)到三次報(bào)警信號(hào)，可以進(jìn)行電路鎖定，以防他人惡意開(kāi)鎖。 5、收獲與致謝 這是進(jìn)入大學(xué)以來(lái)一次較綜合性的課程設(shè)計(jì)，和以前的實(shí)驗(yàn)有很大的區(qū)別，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，只有通過(guò)自己搜集資料，分模塊研究，才能一步步實(shí)現(xiàn)整體的電路圖。剛開(kāi)始的時(shí)候有些不知所措，后來(lái)聽(tīng)老師的意見(jiàn)，把整體分割開(kāi)來(lái)，密碼設(shè)置、比較電路、5秒計(jì)數(shù)器、20秒計(jì)數(shù)器，這樣之后才開(kāi)竅了。在設(shè)計(jì)和制作的過(guò)程中也培養(yǎng)了我認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，因?yàn)槿魏我粋€(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)都有可能導(dǎo)致失敗。由于個(gè)人能力有限，有些問(wèn)題沒(méi)能得到解決，比如20秒計(jì)數(shù)器不能在計(jì)數(shù)完之后停止。我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)，遇到很多不理解的東西，有的我們通過(guò)查閱參考書(shū)弄明白，有的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查到，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，讓我對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了更深刻的理解，讓我認(rèn)識(shí)到了數(shù)電的學(xué)習(xí)不是紙上談兵，應(yīng)該在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中聯(lián)系實(shí)際增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力。感謝老師在課程設(shè)計(jì)中給我們的指導(dǎo)，感謝學(xué)校為我們提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)和條件，讓我明白了學(xué)習(xí)的方法和方向即理論聯(lián)系實(shí)際，也讓我清楚地認(rèn)識(shí)到了自己的不足。6、參考文獻(xiàn)1童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2005. 2臧春華.電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京:高等教育出版社，2005.3邱關(guān)源，羅先覺(jué).電路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4閻 石.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.5康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分（第五版）高等教育出版社 16