数字密码锁
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4．实物
5.心得体会
经过了这次的课设实验，我感到我还有很多的东西需要学习，因为关于数电的东西都在日新月异的发展着，如果我们没有及时的往我们的头脑里输送新的知识，我们就会被时代所淘汰。同时我也通过这次的学习实验，感到了我们所学的知识并不是书本上冷冰冰的文字，而是一个又一个可以用于我们生活中的智能而且有用的设计。这让我对于我未来的生活以及工作感到了极大地兴趣以及信心。
4）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。安装调试设计电路。
3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
1、年月日，布置作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
当输入状态为0011时
图十
当输入状态是0111时
图十一
3.2密码存储电路及比较电路
图十二
如图十二所示，本部分的电路设计是利用单刀双掷的逻辑开关来组成密码存储电路，利用开关来存储密码的优点是，开关简单且稳定，可以实现方便的修改电路的密码，并且将输入的密码与原先存储的密码相比较，将比较的结果输入至四输入的与门，如果全部输入正确就会全部输出1，输入至与门后，输出1，就会点亮绿灯，如果其中有一个密码或是一个以上的输入密码与原设定密码不一致，将结果输入至与门后就会输出0，此时红灯亮。进入到后面的计数环节。下面是两种修改原密码后与输入密码的比较结果。
图1数字式电子锁原理框图
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：
1）课程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。
2）其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。
3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。（报警动作为响1分钟，停10秒）
课程设计任务书
学生姓名：专业班级：通信1201
指导教师：工作单位：信息工程学院
题 目:数字式电子锁的设计与实现
初始条件：
本设计既可以使用集成电路和必要的元器件等，也可以使用单片机系统构建数字密码电子锁。自行设计所需工作电源。电路组成原理框图如图1，数字密码锁的实际锁体一般由电磁线圈、锁栓、弹簧和锁柜构成。当线圈有电流时，产生磁力，吸动锁栓，即可开锁。反之则不开锁。
本次试验的电子密码锁利用了数字电子技术中所学的知识，其中包含了门电路的高效，抗干扰能力强等特性。整个电路分为密码输入电路，密码比较与存储电路，报警电路三块，利用了74ls194,74ls160,555定时器等数字电路中的典型元器件。
本实验利用的是multisim12.0软件,
Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
6.参考文献
1 《数字电子电路与逻辑设计》 刘可文 科学出版社
2 《数字电路与逻辑设计》 刘浩斌 电子工业出版社
3 《数字电子技术》 弗洛伊德 电子工业出版社
4 《数字电子技术基本教程》 阎石 清华大学出版社
5 《电子线路》 谢嘉奎 高等教育出版社
该实验电路是由密码输入电路,密码存储电路及比较电路,,错误密码及计时电路和报警电路组成.
3.各部分电路的调试及显示
3.1密码输入电路
图九
如图九所示,该电路运用字信号发生器来提供电路的脉冲,,这样就可以通过字信号发生器的脉冲将输入的密码一个一个的输出,不至于数字一下子跑没,并且DS04开关的设定简单且稳定. 由于74LS194的S1，S0接高电平，所以他们总处于置数状态，QA，QB，QC，QD便会随外界的改变而改变.所以在QA,QB,QC,QD的输出端来接上一个发光二极管，可以清楚的显示出原先设定的密码是否正确的输出。下面是两个改变原DS04开关的输入状态，发光二极管的发光的情况。
、
1.元件的选择及介绍
74LS160是8421BCD十进制加法计数器，符号及引脚图如图一所示，
图一
其功能表如图二所示
图二
74194是4D触发器，其符号和引脚图三如图所示
图三
74194的功能表如图四所示
555定时器的功能表如图五所示
图五
555定时器的功能介绍
1．555定时器有两个阈值，分别是1/3Vcc和2/3Vcc。
如图十三所示，当密码设定是0010时，输入密码与原设定的密码相同，绿灯亮
图十三
如图十四所示，当密码设定为0110时，输入密码与预案设定的密码不同，红灯亮
图十四
3.3错误密码的计数电路
图十五
图十五中的输入信号脉冲是指当有输入信号过来时，就会产生脉冲的意思，这是自信号产生器的准备好输出端所产生，非常方便。当密码正确，红灯不亮，屏蔽此信号，74LS160收不到时钟信号。当密码错误，红灯亮，与门开启，由于信号的特殊性，74LS160恰好收到一次脉冲，记一次数。当错误次数达到三次时，QBQA=11，该与非门第一次产生下跳，变为逻辑低，进入前面的密码输入电路，屏蔽掉信号，进入到后面的报警电路
根据公式可以计算出
Tpl=R2CLn2
Tph=(R1+R2)CLn2
假若要求Tpl=10s
Tph=60s
则可以根据要求可取值
R1=72.6 Ohm
R2=14.5Ohm
C=1uF
则电路具有报警功能报警时间为一分钟，停十秒钟。
电路仿真的情况如下
图十七
从图十七中可以看出，仿真后的结果确实是电路具有报警功能报警时间时间的占空比约等于七分之六，符合电路的要求。同时在仿真软件中添加了蜂鸣器就可以听到报警的的声音。
关键字:
数字密码锁 Multisim 数字电路
Is used to lock in reality a lot of places, actually lock is a protection function.The development of modern information channels appear all sorts of password protection function of information guarantee, the development of electronic science and technology make the society appeared a kind of electronic combination lock.
根据图中的探针所示，当计数错误的次数累计到三次十，进入到屏蔽信号的状态。
3.4报警电路
图十六
如图十六所示，该报警电路是由555电路构成的多谐振荡电路，电路的输出是在高低电平间转换，从三脚输出的是一个方波发生器。由于555定时器的电源被QBQA的状态控制，所以，只有当QBQA=11，555定时器被供电，开始进行多谐振荡。
2.1设计要求
本设计既可以使用集成电路和必要的元器件等，也可以使用单片机系统构建数字密码电子锁。自行设计所需工作电源。电路组成原理框图如图1，数字密码锁的实际锁体一般由电磁线圈、锁栓、弹簧和锁柜构成。当线圈有电流时，产生磁力，吸动锁栓，即可开锁。反之则不开锁。锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。（报警动作为响1分钟，停10秒）
2.2设计思路
图六
2.3方案设计
方案一
图七
如图七所示,这个方案利用数据选择器来存储原设定的密码,用比较器7405来比较原设定的密码和输入的密码是否一样,但是由于输入是串行输入,而数据选择器是并行输入,所以调试多次始终未得到想要的结果,故放弃此方案.
方案二
图八
如图八所示,此方案运用了字信号发生器，去除了前方案因为通过开关输入逻辑零与逻辑一的影响，给电路设计省去了不少麻烦，其间密码存储电路，通过源自文库关来进行存储，与门电路结合一起完成密码比较功能，客服了不能直接使用74HC85的困难，通过74LS160来进行错误输入的计数，输出信号接通多谐振荡器的电源，使之产生振动.并使蜂鸣器发出响声.
2．输出端3脚和放电端7脚的状态一致，输出低电平对应放电管饱和，在7脚外接
有上拉电阻时，7脚为低电平。输出高电平对应放电管截止，在有上拉电阻时，7脚为高电平。
3．输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为1/3Vcc。
4．输出与触发输入反相。
掌握这四条，对分析555定时器组成的电路十分有利
2.总体设计方案
2、年月日至年月日，方案选择和电路设计。
3、年月日至年月日，电路调试和设计说明书撰写。
4、年月日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年 月 日
数字式电子锁的设计与实现
摘要
现实中很多地方都用到锁，其实锁是一种保护功能。现代信息渠道的发展出现各种密码保护功能的信息保障，电子科技的发展使社会上又出现一种电子密码锁。电子密码锁是采用电子电路构成的，高集成度的电子密码锁可靠性高，保密性强，安全系数高。这些优良的特点使电子密码锁被广泛运用。在设计过程中，通过对电子密码锁功能的了解，经查找各方面的资料，再根据资料设计几种使其功能实现的方案。经过比较，选择一种最合适的方案，运用各种电子元器件组成一个完整的密码锁电路。
5.心得体会
经过了这次的课设实验，我感到我还有很多的东西需要学习，因为关于数电的东西都在日新月异的发展着，如果我们没有及时的往我们的头脑里输送新的知识，我们就会被时代所淘汰。同时我也通过这次的学习实验，感到了我们所学的知识并不是书本上冷冰冰的文字，而是一个又一个可以用于我们生活中的智能而且有用的设计。这让我对于我未来的生活以及工作感到了极大地兴趣以及信心。
4）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。安装调试设计电路。
3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
1、年月日，布置作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
当输入状态为0011时
图十
当输入状态是0111时
图十一
3.2密码存储电路及比较电路
图十二
如图十二所示，本部分的电路设计是利用单刀双掷的逻辑开关来组成密码存储电路，利用开关来存储密码的优点是，开关简单且稳定，可以实现方便的修改电路的密码，并且将输入的密码与原先存储的密码相比较，将比较的结果输入至四输入的与门，如果全部输入正确就会全部输出1，输入至与门后，输出1，就会点亮绿灯，如果其中有一个密码或是一个以上的输入密码与原设定密码不一致，将结果输入至与门后就会输出0，此时红灯亮。进入到后面的计数环节。下面是两种修改原密码后与输入密码的比较结果。
图1数字式电子锁原理框图
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：
1）课程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。
2）其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。
3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。（报警动作为响1分钟，停10秒）
课程设计任务书
学生姓名：专业班级：通信1201
指导教师：工作单位：信息工程学院
题 目:数字式电子锁的设计与实现
初始条件：
本设计既可以使用集成电路和必要的元器件等，也可以使用单片机系统构建数字密码电子锁。自行设计所需工作电源。电路组成原理框图如图1，数字密码锁的实际锁体一般由电磁线圈、锁栓、弹簧和锁柜构成。当线圈有电流时，产生磁力，吸动锁栓，即可开锁。反之则不开锁。
本次试验的电子密码锁利用了数字电子技术中所学的知识，其中包含了门电路的高效，抗干扰能力强等特性。整个电路分为密码输入电路，密码比较与存储电路，报警电路三块，利用了74ls194,74ls160,555定时器等数字电路中的典型元器件。
本实验利用的是multisim12.0软件,
Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
6.参考文献
1 《数字电子电路与逻辑设计》 刘可文 科学出版社
2 《数字电路与逻辑设计》 刘浩斌 电子工业出版社
3 《数字电子技术》 弗洛伊德 电子工业出版社
4 《数字电子技术基本教程》 阎石 清华大学出版社
5 《电子线路》 谢嘉奎 高等教育出版社
该实验电路是由密码输入电路,密码存储电路及比较电路,,错误密码及计时电路和报警电路组成.
3.各部分电路的调试及显示
3.1密码输入电路
图九
如图九所示,该电路运用字信号发生器来提供电路的脉冲,,这样就可以通过字信号发生器的脉冲将输入的密码一个一个的输出,不至于数字一下子跑没,并且DS04开关的设定简单且稳定. 由于74LS194的S1，S0接高电平，所以他们总处于置数状态，QA，QB，QC，QD便会随外界的改变而改变.所以在QA,QB,QC,QD的输出端来接上一个发光二极管，可以清楚的显示出原先设定的密码是否正确的输出。下面是两个改变原DS04开关的输入状态，发光二极管的发光的情况。
、
1.元件的选择及介绍
74LS160是8421BCD十进制加法计数器，符号及引脚图如图一所示，
图一
其功能表如图二所示
图二
74194是4D触发器，其符号和引脚图三如图所示
图三
74194的功能表如图四所示
555定时器的功能表如图五所示
图五
555定时器的功能介绍
1．555定时器有两个阈值，分别是1/3Vcc和2/3Vcc。
如图十三所示，当密码设定是0010时，输入密码与原设定的密码相同，绿灯亮
图十三
如图十四所示，当密码设定为0110时，输入密码与预案设定的密码不同，红灯亮
图十四
3.3错误密码的计数电路
图十五
图十五中的输入信号脉冲是指当有输入信号过来时，就会产生脉冲的意思，这是自信号产生器的准备好输出端所产生，非常方便。当密码正确，红灯不亮，屏蔽此信号，74LS160收不到时钟信号。当密码错误，红灯亮，与门开启，由于信号的特殊性，74LS160恰好收到一次脉冲，记一次数。当错误次数达到三次时，QBQA=11，该与非门第一次产生下跳，变为逻辑低，进入前面的密码输入电路，屏蔽掉信号，进入到后面的报警电路
根据公式可以计算出
Tpl=R2CLn2
Tph=(R1+R2)CLn2
假若要求Tpl=10s
Tph=60s
则可以根据要求可取值
R1=72.6 Ohm
R2=14.5Ohm
C=1uF
则电路具有报警功能报警时间为一分钟，停十秒钟。
电路仿真的情况如下
图十七
从图十七中可以看出，仿真后的结果确实是电路具有报警功能报警时间时间的占空比约等于七分之六，符合电路的要求。同时在仿真软件中添加了蜂鸣器就可以听到报警的的声音。
关键字:
数字密码锁 Multisim 数字电路
Is used to lock in reality a lot of places, actually lock is a protection function.The development of modern information channels appear all sorts of password protection function of information guarantee, the development of electronic science and technology make the society appeared a kind of electronic combination lock.
根据图中的探针所示，当计数错误的次数累计到三次十，进入到屏蔽信号的状态。
3.4报警电路
图十六
如图十六所示，该报警电路是由555电路构成的多谐振荡电路，电路的输出是在高低电平间转换，从三脚输出的是一个方波发生器。由于555定时器的电源被QBQA的状态控制，所以，只有当QBQA=11，555定时器被供电，开始进行多谐振荡。
2.1设计要求
本设计既可以使用集成电路和必要的元器件等，也可以使用单片机系统构建数字密码电子锁。自行设计所需工作电源。电路组成原理框图如图1，数字密码锁的实际锁体一般由电磁线圈、锁栓、弹簧和锁柜构成。当线圈有电流时，产生磁力，吸动锁栓，即可开锁。反之则不开锁。锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。（报警动作为响1分钟，停10秒）
2.2设计思路
图六
2.3方案设计
方案一
图七
如图七所示,这个方案利用数据选择器来存储原设定的密码,用比较器7405来比较原设定的密码和输入的密码是否一样,但是由于输入是串行输入,而数据选择器是并行输入,所以调试多次始终未得到想要的结果,故放弃此方案.
方案二
图八
如图八所示,此方案运用了字信号发生器，去除了前方案因为通过开关输入逻辑零与逻辑一的影响，给电路设计省去了不少麻烦，其间密码存储电路，通过源自文库关来进行存储，与门电路结合一起完成密码比较功能，客服了不能直接使用74HC85的困难，通过74LS160来进行错误输入的计数，输出信号接通多谐振荡器的电源，使之产生振动.并使蜂鸣器发出响声.
2．输出端3脚和放电端7脚的状态一致，输出低电平对应放电管饱和，在7脚外接
有上拉电阻时，7脚为低电平。输出高电平对应放电管截止，在有上拉电阻时，7脚为高电平。
3．输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为1/3Vcc。
4．输出与触发输入反相。
掌握这四条，对分析555定时器组成的电路十分有利
2.总体设计方案
2、年月日至年月日，方案选择和电路设计。
3、年月日至年月日，电路调试和设计说明书撰写。
4、年月日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年 月 日
数字式电子锁的设计与实现
摘要
现实中很多地方都用到锁，其实锁是一种保护功能。现代信息渠道的发展出现各种密码保护功能的信息保障，电子科技的发展使社会上又出现一种电子密码锁。电子密码锁是采用电子电路构成的，高集成度的电子密码锁可靠性高，保密性强，安全系数高。这些优良的特点使电子密码锁被广泛运用。在设计过程中，通过对电子密码锁功能的了解，经查找各方面的资料，再根据资料设计几种使其功能实现的方案。经过比较，选择一种最合适的方案，运用各种电子元器件组成一个完整的密码锁电路。