数字电子技术课程设计电子密码锁

课程设计说明书课程名称：数字电子技术课程设计

题目：电子密码锁

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日期：年月日

电子密码锁

一、设计任务与要求

1.用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时开锁。

2.在锁的控制电路中设一个可以修改的4位代码，当输入的代码和控制电路

的代码一致是锁打开。

3.用红灯亮、绿灯灭表示关锁，绿灯亮、红灯灭表示开锁

4.如5s内未将锁打开，则电路自动复位进入自锁状态，并发报警信号。

二、方案设计与论证

1、用按键输入四位十进制数字，输入密码要存储。

2、比较输入密码和原始密码。当输入正确密码时，给出开锁信号，开锁信号用一个绿色指示灯表示，绿灯亮表示密码输入正确；如果输入密码不正确，用红灯表示。

3、锁的开关用红灯和绿灯表示，一次只能亮一盏。红灯亮、绿灯灭表示关锁，绿灯亮、红灯灭表示开锁。

4、设置倒计时电路和自锁电路。如果密码在5s内未能输入正确则发出报警声，并且自锁电路。

5、设置密码设置开关，开关闭合后，允许设置密码，设置好密码后，打开此开关。

6、需要在输入密码开始时识别输入，并由此触发计时电路。

方案一用74LS147译码器来把按键输入转化为二进制。通过8片四位寄存器74LS194实现密码功能，其中四片用来存储预置密码，另四片则用来存储输入的密码。当密码开始输入时开始计时，通过74LS192计数器实现计时功能；然后在密码输入期间，用74LS138数据选择器来选片存储。数据选择器的输入端又一个两位的二进制的加法计数器来控制，当键盘有按键输入时计数器就加1，当一个按键按完后会轮到下一个芯片存储。自锁功能利用74LS138来控制。通过四片74LS85芯片判断原始密码和输入密码是否相同，接着用指示灯来表示密码的输入正确与否，如果密码没有输入正确的话，则红灯亮，否则则绿灯亮。若是没在规定时间输入正确密码，则会发出警报信号（蜂鸣器响）。

方案二也用74LS147译码器来把按键输入转化为二进制。通过8片四位寄存器74LS175实现密码的存储问题。用四个双D触发器来组成一个位移控制器来控制74LS175的存储密码，当键盘有输入时双D触发器组成的位移寄存器的输出就会往右位移一位。计数器用555单稳态电路来计时。输入密码时，键盘有按键输入就开始计时，单稳态电路输出一个脉冲，等脉冲过后判断密码锁是否已解锁，若就没解锁则自锁电路。通过四片74LS85芯片判断原始密码和输入密码是否相同，接着用指示灯来表示密码的输入正确与否，如果密码没有输入正确的话，则红灯亮，否则则绿灯亮。若是没在规定时间输入正确密码，则会发出警报信号。

三、单元电路设计与参数计算

方案一和方案二对比，我选择了方案一。原因是：方案一中的倒计时单路方便显示，比较直观。而且方案一的总体思路是用一个数据总线和一个地址线来控制信号的输入存储，比起方案二更优秀。所以我选择了方案一。

1、按键输入和按键信号识别

由图可以看到左边的是按键，按键J1，J2……J9，J0，分别对应数字1-9，0.按键的一边接了高电平，一边接到74LS147的输入端。当有按键被按下去的时候，74LS147芯片和按键连接的输入端就会为低电平。此时，74LS147工作，把输入按键端的输入信息化为二进制码。比如说，当J1被按下去时，74LS147芯片的输入1端就会输入一个低电平，然后芯片把该信息转化为二进制码0001。图中的四个与门是用来检测键盘按键输入的。当键盘有按键输入时，和与门相连的与门输入端就会出现一个低电平与门的输出就为0，表示为有按键输入，当不按按键时，与门的输出为高电平，即是输出1.

由于74LS147芯片是反码输出，所以要在输出端接上一个非门。

该电路时控制按键输入信号，当开关S1拨到下方时，进入密码输入阶段，此时74LS194芯片实行左移功能,每当按键有按键输入时，按键识别与门的电平就会发生变化，与门就会向74LS194芯片输入一个脉冲信号，使该芯片启动进行位移操作。一开始时QA输出端是为0，在输入密码期间一旦有按键输入该芯片就会启动，QA输出端就会输出1，然后无论再怎么按按键，QA输出端就一直是

为高电平，该高电平就会输出到控制计时电路的时钟脉冲控制与门使计时电路工作，实现倒计时功能。

2、数据储存

数据的存储用到的芯片是74LS194 ，控制数据的存储功能的芯片也是

74LS194，它的主要功能是选片存储。74LS194为四位双向移存器。 74LS194 移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下一次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以串行输入、串行输出。

图一 74LS194移位寄存器的引脚图

以上为74LS194的引脚图，其中

D0~D3：并行输入端； Q0~Q3：并行输出端；

S0、S1：操作模式控制端；：为直接无条件清零端；

SR：右移串行输入端 SL：左移串行输入端；

CP：时钟脉冲输入端；

其原理如下：

若Cr=0，则清零，异步，最优先；

若Cr=1，其功能由S1，S0决定；

（1）存储数据功能：

S1=1，S0=1；并行装入，同步，CP上升沿，d0→Q0,d1→Q1，d2→Q2；d3→

Q3。

S1==0；输出不变。

（2）位移功能：

S1=0，S0=1;右移串行输入，数据移动方向为：DSR→Q0→Q1→Q2→Q3.同步，CP 上升沿。

S1=1，S0=0;左移串行输入，数据移动方向为：DSL→Q3→Q2→Q1→Q0，同步，CP上升沿。

利用移位寄存器可构成数据存储器。先使S0=S1=1，并行输入预置数值，再改变S0和S1的电平，实现左移或右移状态或者使数据不变。

存储电路的简化图如下：

此图为存储电路的一块芯片，共有8块74LS194用来存储。