2021年电子密码锁课程设计

目录

欧阳光明（2021.03.07）

摘要 (2)

1. 设计目的 (2)

2. 设计要求 (3)

3. 方案选择 (3)

3.1 第一方案 555集成电路构成的密码锁电路 (3)

3.2 第二方案基于74LS138译码器的电子密码锁设计 (4)

3.3 第三方案基于8D锁存器74LS373的锁存密码电路 (4)

4. 流程框图 (6)

5. 原理电路图 (6)

6. 单元电路的设计 (6)

6.1 密码验证模块 (6)

6.2 计时模块 (8)

6.3 锁定输出 (8)

6.4 逻辑组合模块 (9)

7. 组装和调试 (10)

8. 测试数据 (11)

9. 总结 (13)

10. 致谢 (15)

附录一总电路图 (15)

附录二元器件清单 (15)

附录三仿真结果 (16)

3.1 密码输入正确 (16)

3.2 密码输入错误 (16)

附录四实物作品 (16)

参考文献 (16)

摘要

本次课程设计的题目是电子密码校验设计，由输入密码、设定密码、寄存电路、比较电路、显示电路、修改密码等模块组成。

该电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对锁的电子控制，突破了传统的机械锁的单一性、保密性低、易撬性的缺点，数字电子密码锁具有保密性高、使用灵活性好、安全系数高的优点。

主要工作部分是将输入密码与正确密码进行比较，密码正确时绿色发光二极管亮，密码错误则红色发光二极管亮。输入电路将6位密码并行输入，密码是否相等利用与非门将输入的密码和预定密码进行比较，当相等时便触发绿色发光二极管，不相等则作用到红色发光二极管和蜂鸣器。

1. 设计目的

本课程为电子、通信类专业的独立实践课，该课程设计建立在

电路基础、低频与高频电子线路等课程的基础上，主要让学生加深对电子线路理论知识的掌握，使学生能把所学的知识系统地、高效地贯穿到实践中来，避免理论与实践的脱离，同时提高学生的动手能力，并在实践中不断完善理论基础知识，有助于培养学生综合能力。

2. 设计要求

1)要求电子器件设计制作密码锁的控制电路，使之在输入正确的

代码时，输出信号以启动执行机构动作，并且用红、绿LED指示关锁、开锁状态。

2)密码锁控制器中存储一个4位代码，当开锁按钮开关设置9

位，其中只有4位有效）的输入代码等于存储代码时启动开锁控制电路，并且用绿灯亮、红灯灭表示开锁状态。

3)从第一个按钮触动后的5秒内若未能将锁打开，则电路自动复

位并由扬声器发出20秒的报警信号，同时用绿灯灭、红灯亮表示关锁状态。

4)要求性能可靠、操作简便。

5)密码锁控制器中存储的4位密码可以修改。

3. 方案选择

3.1 第一方案 555集成电路构成的密码锁电路

图 3-1 555时基集成电路组成的电子密码锁电路

方案一电路原理较简单，当且仅当所有的K1开关单开、K0开关闭合时，电路才会执行开锁命令。

这个电子密码锁是“密码”安排在钥匙和锁孔中，只有两者的“密码”一致才能开锁。555的各主要功能（控制）引脚均用“密码”开关才能连接到适当的位置（地线或电源正端）。所有标有

K0的开关是正确开锁时应当连通的开关，所有标有K1的开关是正确开锁时不能连通的开关。这样，只有所有的K0连通，555第3脚才会输出高电平，双向可控硅3061才导通使继电器吸动，完成开锁动作。否则，555第3脚不会有高电平输出，无法开锁。此方案相对简单，灵活度低，需要制作相应的钥匙和锁孔，要求机械程度比较高。

3.2 第二方案基于74LS138译码器的电子密码锁设计

用74LS138译码器为密码设定电路和修改电路，这方案可以便捷地设定密码和修改密码，但密码的输入要用到6个控制开关且密码输入不分顺序。

3.3 第三方案基于8D锁存器74LS373的锁存密码电路

此方案采用两个8D锁存器74LS373用于存储密码和接收输入信号，两者进入比较器进行比较。共设有八个用户输入键，74LS373为密码存储器件。先将74LS373的C和OC端置低电平，使其处于送数状态。当输入密码后将OC置于高电位，则锁存器将密码信号锁存，然后按键复位。当下次开锁时只有在规定时间内，规定次数内输入密码才会发出开锁信号，否则不能开锁。并且，当时间或输

入次数到达一定值后，电路会自锁一段时间，并发出警报声。警报结束后，电路回复原状，计时及计数归零，直至下一次开锁动作。

第一部分是密码输入部分，由八个开关构成，密码输入共有28=255种输入方式（注：从0000--1111 共256种组合），但能正确开锁的输入方式只有1种，安全性较高。

第二部分是由74LS373组成的密码锁存电路，通过控制74LS373的芯片管脚特性来控制芯片的工作状态。

第三部分是由74LS85组成的比较器（或者是同或门组成的比较电路），来比较输入信号与寄存密码的相等与否。

第四部分是有二极管构成的开锁信号电路，黄灯处于待开状态，绿灯表示开锁正确，红灯及警报声表示开锁错误或者是锁存状态。

第五部分是计时及计数部分，计时表示从准备开锁到开锁完成所规定的时间，以及锁存时期的锁存时间，计数记录的是误操作的次数。

考虑到复杂程度、密码锁的精确性和器材配置，我们最终决定选择第二方案。

4. 流程框图

5. 原理电路图

6. 单元电路的设计

6.1 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6-1.

表6-1 74LS138真值表