数字电子密码锁设计说明书

长春建筑学院

2018-2019(二)

《数字电子技术基础》课程设计说明书

专业：建筑电气与智能化

*名：***

班级：建电1701 学号：17

指导教师：孙萍张欣

日期：2019年5月27日-5月31日

城建学院

课程设计成绩评分表设计题目: 数字电子密码锁设计

核定成绩:

评阅教师:

目录

一、设计题目 (1)

二、整体方案设计 (2)

三、单元电路设计 (3)

四、总电路原理图及器件清单 (9)

五、仿真结果及分析 (10)

六、焊接与调试 (12)

总结 (14)

参考文献 (15)

一．设计题目

1、设计目的

(1)巩固和加深对电子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，提高自身动手能力；

(4)通过课程设计，培养独立设计能力、提高综合运用知识的能力，同时也有助于为以后的毕业设计打下坚实的基础；

(5)随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲睐。

2、设计要求

(1)设计一个数字电子锁，有其预先设定好的密码，该密码可以修改。

(2)输入密码按确定键后，若密码正确则锁打开；若密码不正确则电路发出报警信号。任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。

(3)任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。

(4)打开的持续时间为Tx，警报持续时间也为Tx,即按下确定键到松开后10秒，按住确定键不放的话一直打开或报警。

二．整体方案设计

1、整体方框图

2、系统方案论证

（1）总体方案的设计

针对题目设计要求，经过分析与思考，我拟定了以下四种方案：

方案一：用TTL与CMOS芯片设计，由下而上设计整个总统，首先构成功能单元电路在再由此组装。此方案设计思路明确，所用知识简单。易于调试安装接线，但使用器件较多，系统不是很稳定，用处明显不足。但相对于初学者而言，选择此方案比较实际，易于实现。

方案二：用TTL与CMOS芯片设计，由下而上设计整个系统，首先确定系统的逻辑功能，将系统分为控制器和逻辑器，再用ASM确定控制器算法。由此方案系统集成度较高且稳定，但控制器实现算法较难设计，且接线烦乱（需用总线），鉴于设计可实现问题。

方案三：用可编程逻辑器件ispLSI1061实现设计，由下而上设计整个系统，将逻辑电路输入可编程开发系统，编译成JEDEC文件实现系统电路。但是，基于初学者可编程逻辑器件知识欠缺，对系统软件平台和硬件的不熟悉，所以该设计方案有明显的难度。

方案四：用单片机设计，用Keil编写一个C程序，将其拷进单片机系统，从而实现密码锁功能。此方案只需在程序上花点功夫，易于实现，但对于单片机未免大材小用，不适合大规模设计。

（2）总体方案的选择

方案一与其他方案最大的不同就在，方案一是基于基本要求而设计的。四种方案的基本思路相同，将整个设计电路的功能模块化，设计思想比较简单。元件种类使用的简单而且少，且都较熟悉易于组装电路。这么设计的出发点是，电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装和电路调试都很方便。为了短时间内完成设计和高效率，我选择了方案一。

三、单元电路设计

1）密码检测与修改电路

开始时可以在电路中的key=8，key=7，key=6，key=5键设置起始开锁密码，或者在键盘上按数字8,7,6,5也可以实现。在key=E，key=F，key=G，key=H键进行输入密码并与储存密码比较，或者在键盘上按E,F,G,H也可以。只有在10s内输入密码与设置密码相同时，锁才打开（在总原理图中此时X2绿灯亮），如下图a所示。若有一个密码不同且时间超过10s时，电路则会进入报警与锁死状态（在总原理图中为X1蓝灯X3红灯同时亮）。如果想换密码也很容易，只要将电路中的密码修改区中的几个开关变换一下就可以了。

图a 密码检测与修改电路电路

工作原理；

①当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2))和(/E3)）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。(即输出为Y0至Y7的非)比如：A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。

②利用 E1、E2和E3可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。

③若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。

输入键盘为6个逻辑开关；74LS85D为3线-8线译码器，它的真值表如表1-1。

表1-1 真值表

由表1-1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把S

1、S

2

、S

3

、A

2

、A

1

和A

作为密码输入端，与输入键盘相连，共有26=64种输入情况。Y

0-Y

7

只需要选择其中一端作为

密码验证信号输出就行了。有8个选择，也就是修改密码时，只有8个不同的固定密码可以选。密码设定端至74LS160D,密码和密码选择端对应表如表1-2.

表1-2 密码和密码选择段对应表

2）键盘输入限时电路

如果输入密码的时间超过10秒（一般而言用户不会超过10秒），防止他人非法操作，电路将对锁发送锁死信号并让报警器开始持续20s的报警。用XFG1（即函数信号发生器）当做脉冲源，其频率改为1HZ即可。原理图如下图b所示。