杨杰 数字电路课程设计基础 实验报告 密码锁

“数字电子技术”课程设计实验报告书“有声有色”超级防盗密码所总设计人：陈耿南学号：201141311102出版社：东莞理工学院电子信息工程电子卓越班2012.06.03目录一选题的意义……设计永存之灵魂是意义……二方案论证选择……一案在手，胜过万法在“林”……三电路设计……一年之计在于春，设计之计在于仿真……四电路调试……调试是检验方案可行的标准……五实验结果总结及电路实物照片……一份耕耘多份收获在于总结……六存在问题及改进思路……昙花虽美，却弹指挥间，可有突变……七心得体会……一叶一菩提，这是感受的境界……八附录……一路披荆斩棘，终了搏得美人归……一选题的意义（1）从社会发展角度看：随着科技的迅猛发展及人民生活水平的大幅度提高，特别是国内经济的快速发展（但不及发达国家，国人警惕）和科学技术的不断发展，人们对防盗的要求也越来越高。

同时对使用的便捷性也有更高的要求。

传统的机械锁的防盗效果业已满足不了现代社会的防盗要求。

首先，机械锁的材料大多为黄铜质地较软，容易损坏。

其次，用户在使用旧有机械锁时需随身携带钥匙，很不方便，而且，万一钥匙丢失，需及时换锁，否则，将给用户带来不必要的损失。

还有，机械锁的钥匙易于复制，不能随时改变。

最后，据调查统计，20世纪50年代意大利人发明的机械锁，虽然结构简单，价格便宜，但是每4000把机械锁中就有两把的钥匙齿牙相同或类似，安全性低下。

因此，目前一种新型电子密码锁应运而生。

电子密码锁是一种通过输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。

它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。

现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。

其性能和安全性已大大超过了机械锁，特点如下： 1．保密性好,编码量多,远远大于弹子锁。

随机开锁成功率几乎为零。

2．密码可变。

用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。

3．误码输入保护。

当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。

4. 电子密码锁操作简单易行，一学即会。

5.干扰码功能，在输入正确密码前可输入任意码。

6.安保功能，如果连续输错4次密码将会自动断电3分钟。

7.紧急开启功能（Panic Open），出门时无需其他操作，只需一次的把手动作，可机械的开启门，所以遇到火灾等应急状况下也迅速，安全的开启门。

8.入侵感应功能，在门上锁的状态下，有人破锁而入时，会发出强力的报警音。

9.火灾报警功能，在室内如果温度达到75°左右，将会发出强力的报警音，同时锁会自动开启。

10.双重锁定功能：外部强制锁定，在内部不能开启，适用于外出时，防止有人入侵。

内部强制锁定：在外部不能开启，让您在家时更安心、安全。

11.弱电提醒当电量不足时，在启动开门时，会有美妙的音乐提示您及时更换电池。

12.自动上锁功能，采用全自动锁芯，门关后6秒内自动上锁,外出更加安全。

13.外部显示功能，当密码输入错误，锁舌没正常锁到位，室内反锁，弱电等情况下，外部都有提示功能。

由此可见，电子密码锁不仅能克服必须随身带钥匙的机械锁的等等弊端，而且更极富价值的是他大大的提高了锁的安全性。

基于此现状，我决心电子设计电子密码锁。

（2）从学习数字电子技术角度看：首先，电子密码锁的设计需要用到许多芯片，要用好芯片，必须查资料，这能提高我们查阅文献，并通过阅读资料获取所需知识的能力。

其次，在设计电子密码锁的过程中，他能提高我们把实际问题转化为逻辑问题的能力，换句话(2) 大概流程三 电路设计CD4017CD4017CD4017CD4013Light(Password)•Lights of Password Input 74164•Chance of Countdown Timer CD40192(74192)Logic Logic •Input permition of Countdown TimeCD40192(74192)(1)初始电路仿真图上图初步完成电子密码锁以下功能：1，显示密码输入位数（中间八个LED灯，灯亮表示一位密码输入）。

2，输入正确密码（第一键按2次，第二键按3次，第三个键按1次，必须按顺序输入）可开锁（即右上角的灯亮代表密码正确）。

3，3次机会输入（用右下角显示数码管显示，到0时，相当于按了伪键2，需内部操作重置）。

4，两个伪键，（一按到伪键1，数码管归0，即没机会再次输入，需内部操作员重置。

一按到伪键2，虽然能输入密码但是不可能输对，需内部操作员重置才行）。

5，前三次输入错误密码时，只须按取消键即可重新输入。

当然你不能按到伪键。

6，内部操作键（内部人员操作）可帮用户重新获得3次输入密码错误，取消键可帮用户清除错误密码（在3次机会内且不能按到伪键）。

（2）拓展功能后仿真电路图上图最终实现密码锁以下功能：1，显示密码输入位数（中间八个LED灯，灯亮表示一位密码输入）。

2，输入正确密码（第一键按2次，第二键按3次，第三个键按1次，必须按顺序输入）可开锁（即右上角的灯亮代表密码正确）。

3，3次机会输入（用右下角显示数码管显示，到0时，相当于按了伪键2，需内部操作重置）。

4，两个伪键，（一按到伪键1，数码管归0，即没机会再次输入，需内部操作员重置。

一按到伪键2，虽然能输入密码但是不可能输对，需内部操作员重置才行）。

5，前三次输入错误密码时，只须按取消键即可重新输入。

当然你不能按到伪键。

6，内部操作键（内部人员操作）可帮用户重新获得3次输入密码错误，取消键可帮用户清除错误密码（在3次机会内且不能按到伪键）。

7，用户在输入第一个密码后，必须在9秒内输入完全部密码，否则，输入不了密码。

如上图所示必须按取消才能重新输入密码。

（当然是在三次机会内）。

（3）原理简介：ONE：该密码锁的主体部分用三片4017芯片级联（前一个的输出通过一个非门接到下一个的RESET端）来控制先按什么键，再按什么键，按几次。

最后一片4017与CD4013芯片的DATER相连接来实现记住最后一片芯片的输出结果，用SURE键来控置CD4013的CLK。

而SU键通过控制74192来控制“机会倒计时器”。

当然，内部操作键通过逻辑门控制密码清除，“机会倒数计时器”和“输入时间倒数计时器”的重新置数（分别置3和9），清除伪键的乱码功能和输入密码位数显示功能。

取消键通过逻辑门与74164相连接，控制密码输入位数的清除，还有重新给“输入时间倒数计时器”置9的功能。

通过第一个灯的亮灭来控制“输入时间倒数计时器”的DOWN键来实现倒数功能。

最后，当“输入时间倒数计时器”显示为0时，此时“输入时间倒数计时器”通过逻辑门与７４１６４的置数端（ＳＥＲＩAL ＩＮＰＵＴ）相连，来控制密码输入位数的显示，同时通过逻辑门与第３片４０１７的时钟使能端（ENABLE CLOCK）相连来达到截住密码的功能。

当“机会倒数计时器”显示为0时，此时相当于按了伪键，需内部操作员重置。

TWO：另外，由于仿真平面有限，其中当“机会倒数计时器”显示为0时，将频率为1KHz的方波信号源通过逻辑门与音响连接的发音部分未能在仿真画出。

还有当输入密码正确时，将频率为2Hz的方波信号源通过逻辑门与音响连接的发音部分也未能画出。

四电路调试1，仿真调试：出现的问题：在设计“输入时间倒数计时器”部分时，我用内部操作键和取消键通过逻辑门与CD40192的LOAD相连，实现给“输入时间倒数计时器”置9。

再用“输入时间倒数计时器”的显示数值通过逻辑门和CD4013将“输入时间倒数计时器”显示0时的状态记住并反馈给CD40192的CLEAR 端，这样一来，就出现按内部操作键和取消键时，有时可置数，有时不行。

解决问题：我拉一个LED等接在CD40192的LOAD端，灯暗时本应置数，但不置数。

为什么？仿真的芯片不可能坏，那是什么原因？这时，我再拉一个LED灯接在CD40192的CLEAR端，发现灯亮了，我再查CD40192的芯片资料，发现置数时，CLEAR必须接低电平，所以我发现问题的所在，经过分析，我发现各逻辑门有延迟，虽然理论上让CLEAR端和LOAD 同时改变为相反电平，但是实际总有先后，如果CLEAR先为高电平，此时就置不了数。

因此此想法（让CLEAR端和LOAD同时改变为相反电平）不可行。

最后我采用将“输入时间倒数计时器”的显示数值通过逻辑门和CD40192的DOWN端相接，实现“输入时间倒数计时器”显示为0时，不再继续从9开始倒数。

2，实际电路调试：（1）出现问题：刚接完，接通电源，按密码输入键，但是他不显示密码输入位数。

解决问题，我拉一LED灯接在74164的CLOCK端，发现没问题，符合经分析后正确的状态，想想，会不会芯片坏掉了。

在换时发现芯片的VSS接地端没接好。

接好后，问题解决。

（2）出现问题：输入密码正确后，密码灯亮了，但是不唱歌。

解决问题，我拉一LED灯接在两输入端与非门的一个输入端（这输入端接密码灯，另一输入端接频率为2Hz的方波信号源，发现灯亮，难到是信号源的问题，就在我拔掉密码灯去检验信号源时，音乐响了，这时我又接上，也可以。

但重新开始又不行，移开密码灯又可行。

这时我从4013的输出端引与输入密码灯等价的线，发现可现，所要输入正确密码就灯亮，唱歌的功能实现。

但我不知道原因，我想可能是LED密码灯亮后相当于断路，而LED灯的一端又接地，所以不行吧。

（3）（3）出现问题：按密码输入键，发现不工作。

解决问题：我最初以为键坏了，我就拉条长线直接把键接到LED灯，发现键没坏，问题的所在是我接错了键的输出端，接到平时是高电平的端口去了，本应接到平时是低电平的端。

改完后，正确。

五实验结果总结及电路实物照片1，经仿真，调试，修改，接线，调试，修改，密码锁水到渠成，实物图如下：注：将仿真图打印，对着其接线，接好打X，提高可靠性。

注:你还有3次机会，但此次机会，你只有2秒时间可输入密码了注：你曾开启过密码2次，，对不？2，以上实物图实现电子密码锁以下功能：（1）显示密码输入位数（中间八个LED灯，灯亮表示一位密码输入）。

（2）输入正确密码（第一键按2次，第二键按3次，第三个键按1次，必须按顺序输入）可开锁（即右上角的灯亮代表密码正确）。

（3）3次机会输入（用右下角显示数码管显示，到0时，相当于按了伪键2，需内部操作重置）。

（4）两个伪键，（一按到伪键1，数码管归0，即没机会再次输入，需内部操作员重置。

一按到伪键2，虽然能输入密码但是不可能输对，需内部操作员重置才行）。

（5）前三次输入错误密码时，只须按取消键即可重新输入。

当然你不能按到伪键。

（6）内部操作键（内部人员操作）可帮用户重新获得3次输入密码错误，取消键可帮用户清除错误密码（在3次机会内且不能按到伪键）。