电子密码锁课程设计

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

第一方案555 集成电路构成的密码锁电路

图3-1555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。

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。

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0C 端置低电平，使其处于送数状态。当输入密码后将0C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, 锁

以及存时期的锁存时间，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

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.

由表6-1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把SSS A2 A l A o作为密

码输入端，与输入键盘相连,共有26=64种输入情况。Y0—丫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。电路连接图如图6-1.

图6-1密码验证模块电路图

原理：预置密码是6位二进制密码（高低电平控制），按下键为1,未按键为0,平时（输入端）均处于0状态。

电路用6个开关按键SW1-6输入6位密码，输入到译码器74IS138会依此把密

码记入电路，

表6-2密码和密码选择端对应表

计时模块

此模块选用555电路单稳态的一种变形。如图6-2.

按下确定开关将在时基电路输出端OUT (第3引脚)产生高电平，经延时T x后, 输出端OUT将保持低电平不变。(T x~

工作原理：该模块为由555定时器构成的延时器。

参数计算：T仁(R1+R2)CIn2、T2=R2CIn2，电路的振荡周期为T=(R1+2R2)CIn2。

锁定输出

此模块用的是D触发器74LS175.其电路连接如图6-3

来自

74HC138 A

A

该模块是把密码验证模块送来的验证结果存住。

在按下确定键时，555电路3脚产生的上升沿使触发器如表6-3做出反应

图6-3D触发器74LS175

表6-3555定时器功能表

逻辑组合模块

此模块的两个输入端是接锁定模块的输出端A和计时模块的输出端B。两个输出端分别接开锁指示灯S和报警指示灯J。它们的真值表如表4-1 o

AB D1D2

00 11

01 01

10 11

11 10

表6-4真值表

所以S=ABJ=AB

由此可以选用74LS00实现该模块的逻辑功能A的非直接用74LS175的3引脚输出

其连接图如图6-4.

图6-4逻辑组合模块电路连接图