数字密码锁设计
数字电路课程设计(密码锁)
数字电路课程设计设计报告课题名称：密码锁设计成员1：设计成员2：设计成员3：密码锁一、目录1、设计项目综述 (2)2、设计方案及分析 (3)2.1设计方案 (3)2.2设计分析 (4)2.3方案优缺点 (4)3、电路原理分析 (5)3.1模块1：八进制优先编码器74ls148 (5)3.2模块2：4位双稳锁存器74LS75 (6)3.3模块3：4位数字比较器74LS85 (8)3.4模块4：可预置bcd计数器74LS160 (9)3.5 总图 (14)4、总结 (16)4.1设计中遇到的问题及解决方法 (17)4.2设计方案中需要改进的地方 (17)4.3这次设计中的收获和教训 (17)二、设计项目综述：1、可以预置1位十进制数密码，并保存密码。
2、开锁时，输入正确密码，按开锁键，锁打开。
3、当输入密码时，数码管显示相应的输入数字。
密码输入错误时计数一次,当输入错误密码连续达到四次，拒绝再输入密码。
需用复位键将其还原才能再次输入。
4、输入密码时，数码管8显示密码的数值。
拒绝输入密码时，只显示0。
按开锁键时，数码管5显示密码输入错误的次数；当错误次数连续少于4次以下时，则当输入密码正确时数码管5清“0”。
5、开锁指示灯亮表示锁已经打开。
三、设计方案及分析1、设计方案根据以上密码锁的设计任务，我们拟定的方案可以简略的如以下框图所示：2、方案分析（1）密码输入：由于要求通过每按一个输入键时直接显示为对应的十进制数密码，所以需要将二进制数转换为对应的十进制数。
根据前面这个要求，我们有两个选择74ls147和74ls148。
74ls147与74ls148比较，74ls148比74ls147多一个功能端。
使用74ls148可以实现输入四次错误自动锁定。
虽74ls148总的输入键只有8个，使用两块74ls148，并他们通过级联可以解决0~9输入。
当多过输入端同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码，这个编码就是我们要的对应的十进制数。
14位数字密码锁两种设计方案
设计方案系统设计方案利用所学的电子技术知识和电子设计方法，设计出一个电子密码锁有以下两种基本方案可以选择：方案一：利用数字逻辑电路，运用各种门电路，计数器，触发器，锁存器，编/译码器等数字逻辑器件实现电子控制。
从而实现想要设计的电子密码锁的功能。
此方法设计简单，但硬件电路比较多，操作起来比较复杂。
方案二：使用MCS-51系列单片机为核心控制附加一些简单的外围电路，利用单片机的一个I/O端口组成4×4键盘作为输入电路，采用汇编语言编写程序来实现电子密码锁的各项功能，程序语言功能强大，调试较为简单。
具有很强的实用性。
设计方案选择综上提出的两种方案，方案一给出的采用数字逻辑电路的设计方法的好处就是设计简单，因为采用数字逻辑电路可以分成各个功能模块来设计，每个模块实现各自的一个功能。
这钟方法设计的密码锁电路大致包含：按键输入、密码核对、密码修改、开锁电路、错误提示电路等功能模块。
采用数字电路虽然设计简单但是操作繁琐，要运用很多数字逻辑器件，硬件电路复杂，而且可能会出现较多器件故障，同时难以检查和维护。
方案二提出的使用单片机为核心控制的方案，利用单片机丰富的I/O端口和灵活的编程设计，不但能实现密码锁的功能，而且控制准确性高，外围电路少硬件电路简单，方便灵活，调试简单不易出错，体积小成本低也利于现实中实现，具有较高的实际意义和实用价值。
这个设计方案的最关键的地方就在于编程，利用程序的执行来实现密码锁的基本功能，因此单片机方案还有较大活动空间，能在很大程度上扩展功能，方便对系统进行升级。
针对第一种方案：系统vhdl设计功能描述：假设设计的密码锁有7个数据输入键，分别用K1到K7表示；一个“确认键”（按一下确认键，密码锁内部就产生一个正脉冲），用CLK_AFFIRM表示；一个“重置和修改密码使能键”，用S/W 表示；一个开锁状态指示灯GREENLED；一个密码输入错误报警器REDLED.1.密码预置。
数字密码锁设计报告
1 设计任务描述1.1设计题目：数字密码锁1.2 设计要求1.2.1 设计目的（1）掌握数字密码锁的构成、原理与设计方法；（2）熟悉集成电路的使用方法。
1.2.2 基本要求（1）设计一个电子密码锁，在锁开的状态下输入密码，设置的密码共4位，用数据开关Ｋ０～Ｋ９分别代表数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。
（2）用一位输出电平的状态代表锁的开闭状态（用灯光显示或报警表示）。
1.2.3 发挥部分（1）可删除输入的数字；（2）三次错误输入锁定键盘，并发出提示或报警；其它。
2 设计思路用密码去控制各个D触发器的翻转，达到密码开锁的目的，用按钮开关去控制电子门铃的触发信号，达到按响门铃的目的。
四个D触发器N1-N4构成四位密码电路，可手动开关与D触发器的连接来设置密码。
平时四个D触发器的CP端处于悬空状态，触发器保持原状态不变。
当与四个D触发器连接的开关闭合时，四个D触发器都的CP端都获得了下降沿，于是Q1=Q2=Q3=Q4=1，用此Q4=1去控制开锁，用二极管发光来显示开锁成功。
因电容C2电压不能突变，在接通电源瞬间C2的电压为零，使得N1-N4各位皆为零。
输入三次错误密码时，会由计数器74193来检测，并发出报警信号和锁定键盘的信号。
3 设计方框图数字密码锁设计方框如图3.1所示。
图3.1设计方框图4各部分电路设计及参数计算4.1密码的设置电路设计密码设置和输入密码的电路如图4.1所示。
图4.1密码设置图中默认的密码为0953，用户可以自行设置密码。
共有10个开关可设置0-9个数字的密码，第11个开关为复位开关，当输入错误时可以选择复位，重新输入。
其他的开关为干扰密码。
4.2判断密码是否正确的电路的设计判断密码正误的电路图如图4.2所示。
图4.2判断密码正误四个D触发器N1-N4构成四位密码电路，可手动开关与D触发器的连接来设置密码。
平时四个D触发器的CP端处于悬空状态，触发器保持原状态不变。
当与四个D触发器连接的开关闭合时，四个D触发器都的CP端都获得了下降沿，于是Q1=Q2=Q3=Q4=1，用此Q4=1去控制开锁。
四位数字密码锁设计
电子科技大学数字电路课程设计报告题目：保险箱用四位数字代码锁院系：专业：学号：学生姓名：指导教师：保险箱用四位数字代码锁一.设计要求：设计一个保险箱用的4位数字代码锁，该锁有规定的地址代码A、B、C、D4个输入端和一个开箱钥匙孔信号E的输入端，锁的代码由实验者自编。
当用钥匙开箱时，如果输入的4个代码正确，保险箱被打开；否则，电路将发出警报（可用发光二极管亮表示）。
具体要求：1）写出改组合逻辑电路的分析和设计方法；2）参考有关资料画出原理图，找出要使用的芯片；3）画出真值表以验证是否真确；4）使用Verilog HDL语言进行仿真。
二.设计方案：1.该组合逻辑电路的分析和设计方法：本设计方案中我采用多路复用器，2-4译码器，LED灯和或门等器件来完成设计。
用2个74x151多路复用器扩展为16-2多路复用器，题目中的地址代码A、B、C、D4个输入端作为扩展的多路复用器的地址端，D0-D8作为数据端。
开箱钥匙孔信号E作为2-4decoder的使能端。
设计开锁的正确代码为0101，当用钥匙开锁（即2-4decoder的使能端有效）时，如果正确输入开锁密码：0101，则输出Y为逻辑高电平，Y’为逻辑低电平，锁被打开，而LED灯不会亮（即不会报警）；如果输入的密码错误或者钥匙孔信号无效，则输出Y为逻辑低电平，Y’为逻辑高电平，锁无法打开，逻辑高电平Y’驱动LED灯亮，产生报警效果。
2.设计原理图：（以下电路图为用Quartus II综合后截屏所得）总体逻辑电路图2-4译码器逻辑电路图151多路复用器逻辑电路图D C B A LATCH LED0 0 0 0 0 10 0 0 1 0 10 0 1 0 0 10 0 1 1 0 10 1 0 0 0 10 1 0 1 1 00 1 1 0 0 10 1 1 1 0 11 0 0 0 0 11 0 0 1 0 11 0 1 0 0 11 0 1 1 0 11 1 0 0 0 11 1 0 1 0 11 1 1 0 0 11 1 1 1 0 1假设用钥匙开锁（即钥匙孔信号E有效）时的真值表4.Verilog HDL语言仿真：程序代码：module e2_4decoder(i,en,y);input en;input [1:0] i;output [3:0] y;reg [3:0] y;always @(i or en)beginif(en)case(i)0:y=4'b0001;1:y=4'b0010;2:y=4'b0100;3:y=4'b1000;endcaseelse y=4'b0000;endendmodulemodule mutiplexer16_1(a,b,c,en,d,y,y_l);input a,b,c,en;input [7:0] d;output y,y_l;reg y,y_l;always @(a,b,c,en)beginif(en==0)if(c==0&b==0&a==0) y=d[0];else if(c==0&b==0&a==1) y=d[1];else if(c==0&b==1&a==0) y=d[2];else if(c==0&b==1&a==1) y=d[3];else if(c==1&b==0&a==0) y=d[4];else if(c==1&b==0&a==1) y=d[5];else if(c==1&b==1&a==0) y=d[6];else y=d[7];else y=0;y_l=!y;endendmodulemodule liuyong(A,B,C,D,set,LED,LATCH);wire [3:0] y;wire [1:0] i;input A,B,C,D;input [15:0] set;output LED,LATCH;assign i[1]=0;assign i[0]=D;e2_4decoder u1(i,1,y);mutiplexer16_1 m1(A,B,C,!y[0],set[7:0],y1,y1_l);mutiplexer16_1 m2(A,B,C,!y[1],set[15:8],y2,y2_l); or (LATCH,y1,y2);not (LED,LATCH);endmodule以下为仿真得到的时序图：。
《数字密码锁》教学设计兴隆县茅山联小贾慧雅
《数字密码锁》教学设计兴隆县茅⼭联⼩贾慧雅《数字密码锁》教学设计兴隆县兴隆镇学区茅⼭联⼩贾慧雅⼀、教学内容：冀教版《数学》六年级下册探索乐园51页、52页。
⼆、教学⽬标：1.结合具体事例，经历探索数字密码编码规律的过程。
2.了解数字密码的编码规律，能解答简单数字编码的实际问题。
3.知道数字密码的⽤途，体会数学的价值，树⽴学好数学的信⼼。
三、教学重难点教学重点：⾃主探索出数字密码的编码规律并能运⽤规律解决⽣活中的实际问题。
教学难点：推算出三位密码的组成规律及依据。
四、教学过程：（⼀）情境导⼊1、利⽤学⽣感兴趣的谜语导⼊：⼀把缺⼝剑,佩带在腰间,若要进门去,门上转⼀转。
由谜底是钥匙引⼊本节课内容:数字密码锁。
（预设：学⽣可能会提到指纹锁，毕竟现在很多⼿机都是指纹解锁，此时教师应予以肯定，如果学⽣没有提到数字密码锁，教师可以课件出⽰使⽤数字密码锁物品的相关图⽚进⾏提⽰。
）2、让学⽣寻找⽣活中哪些物品使⽤数字密码锁呢？（预设：保险柜、保险箱、旅⾏箱、⼿机等等。
）（设计意图：让学⽣了解数学来源于⽣活，⽽⼜服务于⽣活。
感受到数学与⽣活的密切联系。
）3、提出兔博⼠的问题：旅⾏箱上为什么采⽤数字密码锁？（设计意图：让学⽣明⽩数字密码锁存在的必要性及重要意义。
）（⼆）探究新知，精讲点拨1、两位密码：先研究⼀下⽐较简单的两位密码，假如密码锁的密码是由两个数字□□组成的，每格都可以出现0、1、2、3、4、5、6、7、8、9⼗个数字。
这样的密码锁⼀共有多少个密码呢？⽤0打头时可以组成⼏个密码?学⽣可以在本上写⼀写。
⽤0打头，可以得到10个密码：00、01、02、03、04、05、06、07、08、09。
⽤1打头呢？也得到10个密码：10、11、12、13、14、15、16、17、18、19。
⽤2打头呢？按这样推算，⼗个数字就能组成100个密码，⽤算式表⽰就是10×10=100（个）。
2、三位密码：如果密码锁的密码是由三个数字□□□组成的,那么0、1、2、3、4、5、6、7、8、9⼗个数字就能组成1000个密码。
数字密码锁
数字密码锁课程设计任务书一．设计任务与要求：1．设计一个数字密码锁，要求只有按正确的顺序输入正确的密码，方能输出开锁信号，实现开锁。
2．设置三个正确的密码键和若干个伪键，任何伪码键按下后，密码锁都无法打开。
3．每次只能接受四个按键信号，且第四个键只能是“确认”键，其他无效。
* 4．第一次密码输错后，可以输入第二次。
但若连续三次输入错码，密码锁将被锁住，必须系统操作员解除（复位）。
二．设计内容：1．电路原理图：元件参数：VCC直流电源：5V灯泡额定电压：2.5V3．实验仿真部分：用MULTISIM仿真时，先按照上图接好电路，电路接好后，按下电源开关，接好高低电平，开始实验仿真，在起初的仿真结果中出现了很多的问题，一开始打算把报警电路中的5号换成一个555报警器，但在仿真过程中，喇叭不响，不能体现出仿真结果，应此才用灯泡来做报警信号，当用户连续3次输入密码错误时，5号灯亮，每来一个脉冲信号，显示灯就亮一盏，当4号灯亮时，其它3盏显现灯不亮，说明输入密码正确，锁被打开。
数字密码锁内容提要：下述是我对本次课程设计的过程和收获。
讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面。
关键词：TTL电路，报警显示电路，复位电路一.引言：数字密码锁是现代锁具，它具有更高的安全性和使用的灵活性。
它的基本功能是只用按正确的顺序输入正确的密码才能输入开锁信号，实现开锁。
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得尤其突出，传统的机械锁因为它的结构的简单，很容易别撬开起不到防盗的效果；电子锁的保密性高，使用起来灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。
二．总体设计方案：为了满足设计的要求：1．设计一个数字密码锁，要求只有按正确的顺序输入正确的密码，方能输出开锁信号，实现开锁。
[课程设计]数字密码锁设计(共6页)
![[课程设计]数字密码锁设计(共6页)](https://img.taocdn.com/s3/m/d6f0ed1c964bcf84b9d57bc4.png)
电子密码锁摘要本文的电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对门的电子控制，并且有各种附加电路保证电路能够安工作，有极高的安全系数。
关键词电子密码锁电压比较器555单稳态电路计数器JK触发器UPS电源。
1 引言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呢。
设计本课题时构思了两种方案：一种是用以AT89C2051为核心的单片机控制方案；另一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。
考虑到单片机方案原理复杂，而且调试较为繁琐，所以本文采用后一种方案。
2 总体方案设计2.1设计思路共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。
2.2总体方框图3 设计原理分析电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。
密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。
3.1 键盘输入、密码修改、密码检测、开锁及执行电路 . 其电路如下图1所示：....图1 键盘输入、密码修改、密码检测、开锁、执行电路开关K1~K9是用户的输入密码的键盘，用户可以通过开关输入密码，开关两端的电容是为了提高开关速度，电路先自动将IC1~IC4清零，由报警电路送来的清零信号经C25送到T11基极，使T11导通，其集电极输出低电平，送往IC1~IC4，实现清零。
密码修改电路由双刀双掷开关S1~S4组成（如图2所示）, 它是利用开关切换的原理实现密码的修改。
四位数字密码锁的设计
EDA 课程设计报告书课题名称 四位数字密码锁的设计 姓 名学 号 院 系 专 业 指导教师年 月 日※※※※※※※※※ ※※※※ ※※※※※※※※※※※级学生EDA 课程设计设计任务及要求：（1）设计任务：本课程设计要求设计的数字密码锁密码为4位，由密码锁输入电路、码锁控制电路、密码锁处理电路、显示电路四大部分组成，将各电路组合起来，构成了一个完整的电子密码锁。
（2）设计要求：①、密码输入：每按一个数字键，就输入一个数值，且将在显示器上的最右上方显示出该数字，并将先前已经输入的数据依序左移一位。
②、数码清除：按下此键可以清除前面所有的输入值，清除成为“0000”。
③、密码修改：按下此键时将目前的数字设定成新的密码。
④、激活电锁：按下此键可将密码锁上锁，红色LED灯将闪烁一次。
⑤、解除电锁：按下此键会检查输入的密码是否正确，若绿色LED亮则表示密码正确，密码锁将解锁。
指导教师签名：年月日二、指导教师评语：指导教师签名：年月日三、成绩验收盖章年月日四位数字密码锁的设计1 设计目的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，受到了广大用户的喜爱,电子密码锁的使用也体现了人们消费水平、保安意识和科技水平的提高,而且避免了携带甚至丢失钥匙的麻烦。
2 设计的主要内容和要求设计一个简单的数字电子密码锁，密码为 4 位。
要求具备如下功能：(1)如果输入数字键，第一个数字会从数码管的最右端开始显示，此后每按下一个数字键，数码管上的数字必须往左移动一格，以便将新的数字显示出来。
(2)本密码锁为四位密码锁，当输入的数字超过四个时，不会显示第四个以后的数字。
(3)按下密码清零键，清除所有输入的数字，清除成为“0000”，即做归零动作。
(4)按下解锁键，检查输入的密码是否正确，若解锁指示灯（绿色LED灯）闪烁一次，即表示密码正确（开锁）。
4位数字密码锁的设计
1技术指标用与非门设计一个4位或多位代码的数字锁，要求如下：A: 设计一个保险箱用的多位代码数字锁，比如4位代码ABCD四个输入端和一个开锁用的钥匙插孔输入端E，当开箱时（E＝1）,如果输入代码（例如ABCD＝1010）与设定的代码相同，则保险箱被打开，即输出端Z＝1,否则电路发出报警信号:B: 进行电路仿真，并说明其工作原理。
2方案比较方案一：由4个单刀双掷开关构成密码开关，用户可以通过控制开关来控制A、B、C、D3 Proteus软件介绍Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件。
Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的，Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境！尤其重要的是Proteus Lite可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果；功能最强的Proteus专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。
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基于-VerilogHDL的数字密码锁的设计
基于Verilog HDL的数字密码锁设计是一种常见的数字电路设计项目，它可以帮助学生理解数字逻辑电路和Verilog HDL的应用。
下面将详细介绍数字密码锁的设计方案。
一、系统结构设计数字密码锁主要由数字键盘、数码管显示、密码比对模块和控制逻辑组成。
数字键盘用于输入密码，数码管显示用于显示密码输入状态和开锁结果，密码比对模块用于比对输入的密码和预设的密码是否一致，控制逻辑用于控制整个系统的运行。
二、硬件设计1. 数字键盘：数字键盘采用矩阵式键盘，通过扫描按键来获取用户输入的密码。
2. 数码管显示：数码管用于显示密码输入状态，例如显示“请输入密码”、“密码正确”或“密码错误”等信息。
3. 密码比对模块：密码比对模块接收输入的密码和预设的密码，在Verilog HDL中实现密码比对逻辑。
4. 控制逻辑：控制逻辑用于控制密码输入、比对和显示的流程，以及控制门锁的开关。
三、Verilog HDL设计1. 数字键盘输入模块：编写Verilog HDL代码来接收数字键盘输入的密码。
2. 密码比对模块：编写Verilog HDL代码来比对输入的密码和预设的密码，输出比对结果。
3. 数码管控制模块：编写Verilog HDL代码来控制数码管的显示，根据密码比对结果显示相应的信息。
四、系统功能设计1. 密码输入功能：用户通过数字键盘输入密码。
2. 密码比对功能：系统对输入的密码进行比对，判断密码是否正确。
3. 显示功能：数码管显示密码输入状态和开锁结果。
五、仿真与综合完成Verilog HDL代码设计后，进行仿真验证，确保系统能够正常工作。
然后进行综合和布局布线，生成FPGA可编程文件。
六、总结与展望通过数字密码锁的设计，学生可以深入理解数字逻辑电路、Verilog HDL语言的应用，并且掌握数字密码锁系统的设计原理。
未来，可以进一步优化系统功能，增加更多的安全性和便利性功能，提升系统的性能和可靠性。
数字密码锁设计
数字密码锁设计数字密码锁设计一、设计任务与要求设计由编码器、集成逻辑门电路、声光报警指示电路构成的密码锁电路，研究门电路的接口与驱动技术、学习组合逻辑电路的设计方法；用Proteus 软件仿真；实验测试逻辑功能。
具体要求如下：（1）密码锁电路由密码输入电路、密码设置电路和密码控制电路组成，密码输入及密码设置均采用十进制数形式，密码输入通过键盘或按键输入。
密码设置通过开关输入。
（2）如果输入的密码与预先设定的密码相同，则保险箱被打开，密码控制电路的输出端E＝1，F=0；否则电路发出声、光报警信号，即输出端E＝0，F=1。
（3）实验时，“锁被打开”的状态可用绿色发光二极管指示；声、光报警可分别用红色发光二极管及蜂鸣器指示。
（4）写出设计步骤，画出最简的逻辑电路图。
（5）对设计的电路进行仿真、修改，使仿真结果达到设计要求。
（6）安装并测试电路的逻辑功能。
（7）拓展内容：如果考虑一个开锁用的钥匙插孔输入端G，当开锁时（G＝1），密码输入才有效，试在上述电路基础上修改该电路。
二、课题分析及设计思路（1）密码输入电路及密码设置电路的设计思路由于密码输入及密码设置均采用十进制数形式，故可利用8421BCD 码编码器分别实现，以一位密码输入及密码设置为例，其实现框图如下：图1 密码输入及密码设置电路的实现框图（2）密码控制电路的设计思路分析以上设计任务与要求，密码控制电路的实现框图如下：图2 密码控制电路实现框图很容易得到：)()()()(1111D D C C B B A A F E ⊕•⊕•⊕•⊕==由上述逻辑表达式可确定相应的逻辑电路图。
（3）TTL 集成门电路与LED 发光二极管的接口电路设计TTL 集成门电路除了可驱动门电路外，还能驱动一些其它器件如LED 发光二极管。
以集成反相器为例，有如下两种情况如图3（a ）、(b)所示：图3（a）输出高电平时LED 亮图3 (b) 输出低电平时LED 亮电路中串接的电阻R1、R2 为限流电阻，其作用是保护LED 因过流而烧坏。
基于fpga的数字密码锁设计与实现
一、概述在当今信息技术高度发达的时代，数字密码锁已成为人们生活中常见的安全保障措施之一。
随着FPGA（可编程逻辑门阵列）技术的不断成熟和普及，基于FPGA的数字密码锁设计与实现已经成为一个备受关注的研究方向。
本文将探讨基于FPGA的数字密码锁的设计原理、实现过程以及相关技术细节，为相关领域的研究和应用提供参考。
二、数字密码锁的基本原理1.数字密码锁的基本功能数字密码锁是一种利用密码验证来进行身份识别和门禁控制的设备。
其基本功能包括输入密码、密码验证和门禁控制等。
2.数字密码锁的工作原理数字密码锁通常由键盘、控制单元和执行单元等组成，其工作原理是用户通过键盘输入密码，控制单元接收并验证密码的正确性，然后执行单元根据验证结果控制门禁的开启或关闭。
三、基于FPGA的数字密码锁设计1.基于FPGA的数字密码锁的优势相比传统的基于单片机或嵌入式系统的数字密码锁，基于FPGA的数字密码锁具有更高的灵活性和可扩展性。
FPGA可以根据实际需求进行灵活的硬件逻辑设计，同时兼容多种通信协议和接口，使得其在数字密码锁设计中具有显著的优势。
2.基于FPGA的数字密码锁的设计原理基于FPGA的数字密码锁主要包括密码输入模块、密码验证模块和门禁控制模块。
密码输入模块负责接收用户输入的密码，密码验证模块根据预设的密码进行验证，门禁控制模块根据验证结果控制门禁的开启或关闭。
3.基于FPGA的数字密码锁的设计流程（1）确定需求：明确数字密码锁的功能和性能要求。
（2）硬件设计：设计数字密码锁的硬件逻辑，包括键盘接口、密码验证逻辑和门禁控制逻辑。
（3）软件设计：设计数字密码锁的用户界面和控制逻辑。
（4）综合与实现：将硬件和软件进行综合，实现数字密码锁的功能。
四、基于FPGA的数字密码锁的实现1.硬件设计（1）键盘接口设计：采用矩阵式键盘接口，利用FPGA内部的GPIO 接口进行连接。
（2）密码验证逻辑设计：采用逻辑门设计密码验证逻辑，包括密码存储、密码输入和密码比对等功能。
四位数字密码锁课程设计
74LS147D
真值表：
输出 1 2 3 4 7 8 9 ▁ ▁ ▁ ▁ D C B A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 0 0 1 1 0 ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 0 0 1 1 1 ※ ※ ※ ※ ※ ※ 0 1 1 1 0 0 0 ※ ※ ※ ※ ※ 0 1 1 1 1 0 0 1 ※ ※ ※ ※ 0 1 1 1 1 1 0 1 0 ※ ※ ※ 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 ※ ※ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 ※ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 74LS147 优先编码器有 9 个输入端和 4 个输出端。某个输入端为 0，代表输入 某一个十进制数。当 9 个输入端全为 1 时，代表输入的是十进制数 0。4 个输出 端反映输入十进制数的 BCD 码编码输出。 74LS147 优先编码器的输入端和输出端都是低电平有效，即当某一个输入端低电 平 0 时，4 个输出端就以低电平 0 的输出其对应的 8421 BCD 编码。当 9 个输入 全为 1 时，4 个输入出也全为 1，代表输入十进制数 0 的 8421 BCD 编码输出。
此图为存储电路的一块芯片，共有 8 块 74LS194 用来存储。
3.密码输入控制电路
如仿真图，左面为加法计数器，中间为 74LS138 作为选片储存功能。开关是控制 电路的设置密码和输入密码功能的，右面总共有八个 74LS194，分为两组（现为 方便，简略了） 。74LS138 的 G1 端输入为 1，实现数据选择功能。当开关拨到上 方时， 74LS138 的输入端 C 端就会置 0， 这时候实现密码输入功能， 此时 74LS138 的输出端只在 Y0 到 Y3 之间工作。当开关闭合时，74LS138 输出端在 Y4 到 Y7 工
VHDL数字密码锁课程设计
VHDL数字密码锁课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解VHDL语言的基本语法和程序结构，掌握数字密码锁的基本原理。
2. 学生能运用VHDL语言编写与数字密码锁相关的程序代码，实现基本功能。
3. 学生了解数字密码锁在实际工程中的应用，理解其重要性。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计并实现一个简单的数字密码锁系统。
2. 学生通过实际操作，提高编程能力，培养解决实际问题的能力。
3. 学生能通过小组合作，提高团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子设计及其编程的兴趣，激发创新意识。
2. 学生认识到科技发展对社会的重要性，增强社会责任感。
3. 学生在团队合作中，学会尊重他人，培养良好的沟通和协作精神。
课程性质：本课程为实践性课程，以培养学生的动手能力和实际编程技能为主。
学生特点：学生具备一定的电子基础和编程能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：教师需引导学生将理论知识与实际应用相结合，注重培养学生的实践能力和团队合作精神。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字密码锁原理介绍：包括密码锁的工作机制、安全性分析等。
相关教材章节：第五章“数字密码锁设计原理”2. VHDL语言基础：回顾VHDL的基本语法、程序结构、数据类型和运算符等。
相关教材章节：第三章“VHDL语言基础”3. VHDL编程实践：a) 设计数字密码锁的实体和端口b) 编写行为描述和结构描述代码c) 仿真与调试相关教材章节：第四章“VHDL编程实例”和第六章“数字密码锁设计实例”4. 数字密码锁功能模块设计：a) 密码设置与修改b) 密码验证c) 锁定与解锁功能相关教材章节：第六章“数字密码锁功能模块设计”5. 数字密码锁系统集成与测试：a) 将各功能模块整合到一起，实现完整密码锁系统b) 进行系统测试，验证系统功能及性能相关教材章节：第七章“数字密码锁系统集成与测试”6. 课程项目实践：分组进行数字密码锁项目设计，培养学生的团队合作能力和实际操作技能。
4位数字密码锁的设计
1技术指标用与非门设计一个4位或多位代码的数字锁，要求如下：A:设计一个保险箱用的多位代码数字锁，比如4位代码ABCD四个输入端和一个开锁用的钥匙插孔输入端E，当开箱时（E＝1）,如果输入代码（例如ABCD＝1010）与设定的代码相同，则保险箱被打开，即输出端Z＝1,否则电路发出报警信号: B: 进行电路仿真，并说明其工作原理。
2方案比较方案一：由4个单刀双掷开关构成密码开关，用户可以通过控制开关来控制A、B、C、3Proteus软件介绍Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件。
Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的，Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境！尤其重要的是Proteus Lite可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果；功能最强的Proteus专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。
Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。
此系统受益于15年来的持续开发,被《电子世界》在其对PCB 设计系统的比较文章中评为最好产品—“The Route to PCB CAD”。
Proteus产品系列也包含了我们革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。
用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。
其功能模块：—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真；ARES PCB设计。
数字电子密码锁设计
数字电子密码锁课程设计报告一、设计要求：设计一个保险箱用的4位数字代码锁，该锁有规定的地址代码A、B、C、D4个输入端和一个开箱钥匙孔信号E的输入端，锁的密码由实验者自编。
当用钥匙开箱时，如果输入的4个代码正确，保险箱被打开；否则，电路将发出警报（可用发光二极管亮表示）。
二、设计内容：1、设计分析对输入的地址A、B、C、D的值与对应的保险箱的4位密码进行比较，如果输入值与密码相等，则输出“Y=1”，此时密码锁打开，否则输出“Y=0”。
且输出“Y=0”的时候电路发生警报，即二极管发光。
对输入与密码的比较有两种方式，可以直接用异或门进行比较，也可以用数值比较器进行比较，开箱钥匙信号E作为使能端，当E=1时，有正确的输出，E=0时，电路无有效输出。
2、设计原理图及芯片使用数值比较器CT74LS85芯片实现a）芯片资料：CT74LS85，位4位二进制比较器，其工作原理为：两个输入二进制数和，进行比较时从高位到低位逐一进行比较，如，当时，A>B;当时，A<B，以此类推。
当且仅当,,,时，A=B。
此时输出。
芯片中I为使能端控制输出的有效性。
b)用74LS85实现密码锁逻辑原理图：下图为74LS85的功能表：3、真值表设置密码锁的密码为则，由原理图可知，使用异或门逻辑与使用数值比较器CT74LS85所设计的电路实现相同的功能，故两者真值表均相同，为：4、电路图：5、VHDL仿真TITLE "Top-level file for the 7485 macrofunction. Chooses a device-family optimized implementation.";FUNCTION p7485 (a[3..0], b[3..0], agbi, albi, aebi)RETURNS (agbo, albo, aebo);FUNCTION f7485 (a[3..0], b[3..0], agbi, albi, aebi)RETURNS (agbo, albo, aebo);PARAMETERS(DEVICE_FAMILY);INCLUDE "aglobal.inc";SUBDESIGN 7485(a[3..0] : INPUT = VCC;b[3..0] : INPUT = VCC;agbi : INPUT = VCC;albi : INPUT = VCC;aebi : INPUT = VCC;agbo : OUTPUT;albo : OUTPUT;aebo : OUTPUT;)VARIABLEIF (FAMILY_FLEX() == 1) GENERATEsub : f7485;ELSE GENERATEsub : p7485;END GENERATE;BEGINIF (USED(a0)) GENERATEsub.a0 = a0;END GENERATE;IF (USED(a1)) GENERATEsub.a1 = a1;END GENERATE;IF (USED(a2)) GENERATEsub.a2 = a2;END GENERATE;IF (USED(a3)) GENERATEsub.a3 = a3;END GENERATE;IF (USED(b0)) GENERATEsub.b0 = b0;END GENERATE;IF (USED(b1)) GENERATEsub.b1 = b1;END GENERATE;IF (USED(b2)) GENERATEsub.b2 = b2;END GENERATE;IF (USED(b3)) GENERATEsub.b3 = b3;END GENERATE;IF (USED(agbi)) GENERATEsub.agbi = agbi;END GENERATE;IF (USED(albi)) GENERATEsub.albi = albi;END GENERATE;IF (USED(aebi)) GENERATEsub.aebi = aebi;END GENERATE;agbo = sub.agbo;albo = sub.albo;aebo = sub.aebo;END;6、结果分析由真值表可以看出，当设定密码为Key（1010）时，当且仅当开箱钥匙孔信号E输入有效、地址ABCD输入等于为设定密码Key（1010）时，输出有效开箱信号，打开密码锁；当钥匙孔信号E=0输入无效时，输出Y和报警信号W信号均无效为；当钥匙孔信号E=1有效，但输入地址ABCD与设定密码Key不相符时，输出开锁信号Y=0无效，且报警信号W=1（即接入LED二极管发亮报警）。
数字密码锁课程设计
数字密码锁课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字密码锁的基本原理，掌握密码锁中数字编码的基本概念。
2. 学生能够掌握简单的数学运算在数字密码锁中的应用，如加法、减法、乘法和除法。
3. 学生能够了解数字密码锁在日常生活和高科技领域的应用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识设计一个简单的数字密码锁，并能够解释其工作原理。
2. 学生通过小组合作，提高问题解决能力和团队协作能力，培养创新思维和动手实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对数学和科学技术的兴趣，增强对高科技产品的探索精神。
2. 学生在学习过程中，培养耐心、细致和严谨的学习态度，提高自我成就感。
3. 学生通过学习数字密码锁，增强信息安全意识，认识到科技在生活中的重要性。
课程性质：本课程属于综合实践活动课程，结合数学、科学和技术等多学科知识。
学生特点：六年级学生具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过小组合作、自主探究等方式，完成数字密码锁的设计与制作。
在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，提高学生的综合素养。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 数字密码锁原理介绍：讲解数字密码锁的工作原理，涉及基本的数学运算和逻辑判断。
- 相关教材章节：数学课本中关于四则运算的应用，科学课本中关于简单机械原理。
2. 密码锁设计与制作：指导学生如何设计一个具有基本功能的数字密码锁。
- 教学大纲：- 了解数字密码锁的组成部分；- 学习密码设置与解码的基本方法；- 探究数字密码锁的安全性。
3. 实践操作：学生分组进行数字密码锁的组装和调试。
- 列举内容：- 准备材料和工具；- 按照设计图纸进行组装；- 进行功能测试和安全性分析。
4. 应用拓展：探讨数字密码锁在现实生活中的应用，以及未来发展趋势。
- 相关教材章节：信息技术课本中关于信息安全的内容。
4位数字密码锁的设计
1技术指标用与非门设计一个4位或多位代码的数字锁，要求如下：A：设计一个保险箱用的多位代码数字锁，比如4位代码ABCD四个输入端和一个开锁用的钥匙插孔输入端E,当开箱时（E=1），如果输入代码（例如ABCD=1010）与设定的代码相同，则保险箱被打开，即输出端Z=1,否则电路发出报警信号：B:进行电路仿真，并说明其工作原理。
2方案比较方案一：由4个单刀双掷开关构成密码开关，用户可以通过控制开关来控制A、B、C、D四个输入端的电平的高低，进而控制输出电平的高低以及报警信号的工作。
当输入端与设置的密码相符时，则输出为高电平，二极管亮，否则输出为低电平，并且发出报警，即蜂鸣器发出响声，至此完成电路的设计。
其电路图如图2.1方案二：用4个异或门连接输入端，并分别于反相器连接，再相与。
当输入密码与设置密码相同时，电路输出为高电平，发光二极管不亮，当输入密码与设置密码不相同时，电路输出为低电平，发出报警，发光二极管亮。
其电路图如图6.13Proteus软件介绍Proteus软件是来自英国Labcenterelectronics公司的EDA工具软件。
Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的，Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境！尤其重要的是ProteusLite可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果；功能最强的Proteus专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。
Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。
基于单片机的数字密码锁毕业设计
基于单片机的数字密码锁毕业设计简介本文档介绍了基于单片机的数字密码锁的毕业设计。
数字密码锁是一种常见的电子锁，由一组数字按钮和控制电路组成，用户可以使用预设的数字密码来解锁。
本毕业设计通过使用单片机控制电路，实现了一个简单而可靠的数字密码锁系统。
设计目标本毕业设计的目标是设计并实现一个基于单片机的数字密码锁系统，具体要求如下：1.可以设置和修改数字密码。
2.包含输入数字密码、解锁成功和解锁失败等状态指示。
3.具备密码保护功能，连续3次错误输入将触发报警。
4.低功耗设计，使用电池供电。
系统组成基于单片机的数字密码锁系统由以下几个主要部分组成：1.单片机控制电路：负责控制整个系统的工作。
2.数字按钮组：用于输入密码。
3.显示屏：用于显示状态指示和密码输入。
4.报警器：在密码错误次数达到一定次数后触发警报。
下面将逐一介绍这几个部分的原理和设计。
单片机控制电路本设计中选择了常用的ATmega328P单片机作为控制核心。
ATmega328P是一款功能强大的8位微控制器，具备多个GPIO引脚、I2C接口和EEPROM存储器，适合应用在本数字密码锁系统中。
控制电路主要负责以下几个任务：1.按钮输入检测：通过GPIO引脚读取用户输入的密码。
2.软件逻辑控制：根据用户的输入和预设密码，判断是否解锁成功。
3.状态指示：通过GPIO引脚控制显示屏上的状态指示灯。
数字按钮组数字按钮组由多个数字按钮组成，每个按钮分别对应数字0-9。
用户通过按下不同的按钮来输入密码。
按钮组的原理比较简单，每个按钮与GPIO引脚相连，按下按钮时，相应的GPIO引脚会变为低电平。
显示屏显示屏用于显示数字密码的输入状态和解锁结果。
对于本设计，可以选择使用数码管或者液晶显示屏。
数码管相对简单，通过GPIO引脚控制不同段来显示数字或字符。
而液晶显示屏则需要驱动芯片来实现显示。
报警器报警器用于报警功能。
在用户连续3次输入错误密码后，控制电路会触发报警器，发出声音或者闪烁指示灯来提示用户。
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数字密码锁设计
一、设计任务与要求
设计由编码器、集成逻辑门电路、声光报警指示电路构成的密码锁电路，研究门电路的接口与驱动技术、学习组合逻辑电路的设计方法；用Proteus 软件仿真；实验测试逻辑功能。
具体要求如下：
（1）密码锁电路由密码输入电路、密码设置电路和密码控制电路组成，密码输入及密码设置均采用十进制数形式，密码输入通过键盘或按键输入。
密码设置通过开关输入。
（2）如果输入的密码与预先设定的密码相同，则保险箱被打开，密码控制电路的输出端E ＝1，F=0；否则电路发出声、光报警信号，即输出端E＝0，F=1。
（3）实验时，“锁被打开”的状态可用绿色发光二极管指示；声、光报警可分别用红色发光二极管及蜂鸣器指示。
（4）写出设计步骤，画出最简的逻辑电路图。
（5）对设计的电路进行仿真、修改，使仿真结果达到设计要求。
（6）安装并测试电路的逻辑功能。
（7）拓展内容：如果考虑一个开锁用的钥匙插孔输入端G，当开锁时（G＝1），密码输入才有效，试在上述电路基础上修改该电路。
二、课题分析及设计思路
（1）密码输入电路及密码设置电路的设计思路
由于密码输入及密码设置均采用十进制数形式，故可利用8421BCD 码编码器分别实现，以一位密码输入及密码设置为例，其实现框图如下：
图1 密码输入及密码设置电路的实现框图
（2）密码控制电路的设计思路
分析以上设计任务与要求，密码控制电路的实现框图如下：
图2 密码控制电路实现框图 很容易得到：)()()()(1111D D C C B B A A F E ⊕∙⊕∙⊕∙⊕==
由上述逻辑表达式可确定相应的逻辑电路图。
（3）TTL 集成门电路与LED 发光二极管的接口电路设计
TTL 集成门电路除了可驱动门电路外，还能驱动一些其它器件如LED 发光二极管。
以集成反相器为例，有如下两种情况如图3（a ）、(b)所示：
图3（a ） 输出高电平时LED 亮 图3 (b) 输出低电平时LED 亮
电路中串接的电阻R1、R2 为限流电阻，其作用是保护LED 因过流而烧坏。
其大小按如下公式进行选择：
D
F OH I V V R -=1 D
OL F CC I V V V R --=2 上述两式中，I D 为LED 正常发光时的电流，V F 为LED 导通电压，V OH 、V OL 分别为反相器的高、低电平输出电压。
如I D ＝5mA ，V F ＝2.2V ，V OH ＝3.4V ，V OL ＝0.2V 时，算得R1=240欧，R2=520 欧。
注意：① 图3（a ）接法时，发光二极管的电流不能超过门电路的“最大拉电流”，图3(b) 接法时，发光二极管的电流不能超过门电路的“最大灌电流”，否则会导致输出电平的
混乱。
当然，如果该门电路处于整个逻辑电路的最末端，则发光二极管的电流可不受此限制。
②如果门电路需要驱动较大电流的发光二极管，可采用三极管驱动的方法，如图4 所示：
图4 三极管驱动的TTL-LED 接口
（4）TTL 集成门电路与蜂鸣器的接口电路设计
TTL 集成门电路的输出高电平可直接驱动蜂鸣器发出声音，其接法如图5 所示。
图5 TTL 与蜂鸣器接口，输出高电平时发声
三、集成电路及元件选择
为了实现密码锁电路的功能，可采用8421BCD 码编码器74LS147、集成异或门74LS86或74LS386、集成非门74LS04 和集成四输入与门74LS21（或集成与非门74LS20）。
此外，还需要其它一些辅助元器件：发光二极管、发声元件－蜂鸣器、按键和电阻等。
四、原理图绘制与电路仿真
用proteus 软件绘制密码锁电路原理图，对所设计的电路进行仿真实验，并验证电路的逻辑功能是否达到设计要求。
五、电路安装与调试
1．电路布局
在多孔电路实验板上装配电路时，首先应熟悉其结构。
明确哪些孔眼是连通的，并安排好电源正、负引出线在实验板上的位置。
电路的布局应与主要元器件为中心，按信号流向从左至右合理设计。
电路与外接仪器的连接端、测试端要布置合理，便于操作。
2．安装与调试方法
电路安装前，要先检测所用集成电路及其它元器件的好坏。
安装完成后，要用万用表检测电路接触是否可靠、电源电压大小、极性是否正确。
一切正常后才能通电调试。
六、设计、仿真及实验问题研究
1．密码控制电路部分如果全部采用集成与非门实现，请画出其逻辑电路原理图。
2．实际调试时，如何输入十进制数“0”？如何设计 2 位密码锁电路？
3．实验时，TTL 集成电路的多余输入端如何处理？
4． TTL 集成电路输入高、低电平的电压范围各为多少？输出高、低电平的电压范围又各为多少？并实际测试密码锁电路中各集成门输出高、低电平的电压值。
5．实际测试TTL－LED 接口电路中，限流电阻对发光二极管及门电路输出高、低电平的影响。
6．三极管驱动的TTL－LED 接口电路中，门电路输出高、低电平时，三极管分别处于什么状态（放大、饱和或截止）？并实际测试之。