数电综合设计 电子密码锁的设计

昆明理工大学数字电路与系统

课程设计报告

题目：电子密码锁的设计学院：理学院

专业班级：

姓名：

学号：

指导教师：

完成时间：201 年5月26日

目录

目录 (1)

1、前言 (2)

2.总体方案设计 (2)

2.1 设计目的 (2)

2.2 技术指标 (2)

2.3 方案框图 (2)

3. 单元模块设计 (3)

3.1.1 密码设置模块设计 (3)

3.1.2 矩阵键盘模块设计 (4)

3.1.3密码输入锁存模块 (5)

3.1.4密码比较模块 (6)

3.1.5定时报警模块（该模块还有一些问题，有待改进） (7)

3.1.6开锁模块 (8)

3.2电路元件选择和参数计算 (8)

3.3.1 555定时器介绍 (9)

3.3.2 74HC161器件介绍 (10)

3.3.3移位寄存器74HC194介绍 (10)

3.4各单元模块的联接 (11)

4 仿真电路总图 (11)

4.1密码设置模块的仿真调试 (12)

4.2密码输入锁存模块的仿真调试 (12)

4.3密码比较模块调试 (13)

5、总结和体会 (2)

6、参考文献 (2)

1.前言

社会发展，人们生活水平提高，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件时常发生，电子密码锁由于其保密性高，使用灵活性好，并且可以减少人们日常忘带钥匙的所带来的麻烦，因此受到了广大用户的喜爱。电子密码锁，主要由三个部分组成：数字密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路。作为密码锁的输入部分，本设计采用通用数字机械键盘。

密码锁输入电路：包括时序产生电路、键盘译码电路等电路。密码锁控制包括密码核对(数值比较，解锁电路(开/关门锁电路)等几个小的功能电路。七段数码管显示电路将待显示数据的BCD 码转换成数码器的七段显示驱动编码。以此为基础设计电子密码锁。

2.总体方案设计

2.1 设计目的

基于数字逻辑课程的学习，初步掌握了简单组合电路和时序电路的设计与功能，通过这次大作业，主要培养理论知识结合实践的综合性能力，进一步理解基本逻辑门，触发器，计数器，寄存器，等的功能特性和实际作用，在已知芯片功能的基础上，通过课外知识的拓展，对所学知识有更深刻和全面的认识。具体有以下几点：

1、巩固和加深对数字电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。

2、培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。

3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检

测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法。

4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高进行数字电子电路实验的基本

技能。

2.2 技术指标

1、设计一个数字锁，每把锁都有其预先设定好的（四位十进制数）开锁密码，在一个

开锁控制信号作用下用该密码可以打开锁；

2、开锁时，其预先设定好的（四位十进制数）代码与（四位十进制代码）开锁密码

信号相符，且开锁控制信号有效时，锁打开；

3、若不符，电路将发出报警信号；

2.3 方案框图

通过查阅大量资料，并结合自己的实际知识，我主要提出以下技术方案来实现系统功能。下面我将对方案的组成框图和实现原理进行说明。

图2.3 方案框图

方案原理为：在输入按钮开关处输入密码，密码输入到输入锁存电路中和已存储的密码进行密码比较若密码正确则开锁，若密码不正确触发20s 定时报警。

3. 单元模块设计

该密码锁主要由密码设置模块、键盘模块、密码输入锁存模块、密码比较模块、

定时模块以及开锁模块。下面分模块介绍。

3.1各单元模块功能介绍及电路设计

3.1.1 密码设置模块设计

1.该模块主要实现密码的设置以及所存的功能。

2.该模块的原理及其实现方式。

本设计要求密码为4位十进制代码。为实现密码的设置采用了74HC160十进制的计数器和按钮按下给计数器一个脉冲，从而达到密码设置的功能,密码设置后通过CD4511和7段数码显示器来实现译码显示已设置的密码。在实际使用中这是不可见的。

3.结构框图

图3.1 密码设置模块框图

4、protues 仿真电路图及原理

按钮触发脉冲 计数存储 译码显示

输

入按钮开关 输入锁存电路 5s 定时电路 密码存储

电路 开锁控制电路

20s 定时电路 锁装置 报警电路

按钮按下给一个脉冲，该脉冲提供74HC160的时钟信号，从而74HC160计数一次并通过74HC4511和7段数码显示器显示出设置的数字。注：各个芯片功能表见3.3。

图3.2 密码设置和显示总电路

3.1.2 矩阵键盘模块设计

1.该模块主要实现给相应功能端一个上升和下降脉冲沿。

2.该模块实现方式和原理

按钮按下之前输出端为低，按下之后为高电平，按钮升起来为低电平。

3.protues仿真原理图

注：按钮后，R前为输出端，按钮上面对于的数字即为输入相应的数。

图3.3 按键区总电路

3.1.3密码输入锁存模块

1.该模块实现的功能是密码输入及锁存。

2.该模块由两部分构成，一部分为密码输入编码，一部分为密码输入锁存显示

3.结构框图

图3.4 密码输入模块框图

4.protues 仿真原理及电路图

1、密码输入编码由两片4532构成的16线-4线优先编码器所构成。由于实际使用的只有10个输入端，则高六位接地。如下图所示。Gs 端仍为整个编码器的编码指示信号。如下图所示。

2、由于键盘为一组，而要输入四位密码，本设计中用到了74HC194构成的右移的移位寄存器，从而控制了四位密码输入、四个锁存器和译码显示器的工作。

图中2、4、6、12输出端分别控制4个4508的STB 端和4511的LE\STB 端。

图3.5

输入密码 编码

锁存 显示