电子密码锁课程设计报告书

电子线路课程设计题目: 电子密码锁设计

作者姓名：黄涛

学号： 2012080336

学院：机械与电子工程学院专业：电信

指导教师：王洪艳

2014年11月27日

电子密码锁设计

一、设计要求和意义

电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。

目的：通过对课程的设计掌握电子系统的一般设计方法，掌握模拟IC器件的应用，培养综合应用所学知识来指导实践的能力，为接下来电子信息学习培养兴趣。

要求：

（1）利用集成集成芯片和门电路等设计一个数字电子密码锁。

（2）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。

（3）输入密码按确定键后，若密码正确则锁打开（此设计用发光二极管S表示锁，锁打开就是点亮发光二极管S）；若密码不正确则电路发出报警信号（用放光二级管J，报警就是点亮放光二级管J）。任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。

二、方案设计

方案1：设计选用单片机作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接芯片用于密码的存储，外接LCD显示器用于显示作用。当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键0－9输入密码。密码输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误重新输入密码，当三次密码错误则发出报警。除上述基本的密码锁功能外，声光提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。

方案2：设计选用各种集成芯片作为本设计的核心元件，采用逻辑开关及译码器组成密码输入部分。D触发器与密码输入部分不同的接线方式可修改密码。555定时器构成单稳态触发器产生触发信号触发开锁或者报警。

两种方案的比较：方案1用51单片机实现，其优点是硬件电路简单，功能很多，拓展方便，编程设计灵活多样和I/O端口丰富，控制准确。但是单片机要求知识广泛，需要对硬件有较好的认识和一定的编程能力。再者，单片机加上外围的设备费用要比单用集成芯片打。方案2用各种集成芯片及门电路来设计，优点是电路理解轻松，设计比较顺畅，用已有的知识就可以设计。但是电路连线比较繁杂，需要一些逻辑器件，智

能化大大降低，并且能拓展的功能比较少。

自己设计制作数字电子密码锁，可以使用各种集成（译码器，555定时器，触发器），也可以采用单片机（如89C51）。由于老师要求不使用单片机来实现，且自己知识围的限制，并且为了进一步掌握数字电子技术的基本理论及实验调试技术，我在这次课程设计中采用集成芯片及门电路设计数字电子密码锁的设计方法。

三、硬件电路设计

1、密码输入及验证电路的工作原理

表1、74LS138真值表

此模块主要是用输入键盘和74LS138实现，输入键盘为六个逻辑开关;74LS138为3线-8线译码器, 真值表如图1所示。

由表1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把G1 ~G2A ~G2B C B A 作为密码输入端，与输入键盘相连,共有26=64种输入情况。Y0—Y7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1所示。

图1、密码输入

2、密码修改及输出锁定

该模块是预先选择密码，即译码器的8个输出端口分别连接到逻辑开关8个接口上面，这样就可以实现选择密码的功能，但是密码只有固定的8种。然后D触发器再把密码验证模块送来的验证结果存住。在按下确定键时，单稳态触发器送过来的上升沿使触发器做出反应。电路连接如图2所示。

图2

3、计时模块

图3、计时模块

如图3所示，当按钮按下时C2储存的电荷通过J7泄放，2脚TRI受低电平触发，555置位，3脚输出高电平(Tx≈1.1R1C2)。松开按钮后，定时即开始，此时电源通过电阻R1向C2充电，使C2两端电平不断升高，当升至2/3Vcc时，时基电路复位，定时结束，3脚输出低电平。

4、数字电子密码锁的总电路图

图4、电子密码锁总电路图

5、元器件清单：

元件序号参数数量备注

电阻R1，R2，R3 分别为1M，510*2 各一个单位为标准单位

单刀双掷开关6个

按键开关

9个

电容C1，C2 分别为47nf，1uf 各一个

电源5v 一个

Led发光二极管红，绿各一个

晶体二极管1BH62 一个

74ls138，175和

00芯片，555定时

器

各一个

四、电路的仿真

本次课程设计使用Multisim软件进行仿真，Multisim是一款著名的电子设计自动化软件，与NI Ultiboard同属美国国家仪器公司的电路设计软件套件。是入选伯克利加大SPICE项目中为数不多的几款软件之一。Multisim在学术界以及产业界被广泛地应用于电路教学、电路图设计以及SPICE模拟。

当密码输入正确时，仿真结果如图5所示LED2亮，仿真结果正确。

图5

当密码输入错误时，仿真结果如图6所示LED1亮，仿真结果正确。

图6

五、电路的制作

1、电路的PCB图如图7所示

图7、电路的PCB图 2、电路的实物图如图8、9所示

图8

图9

3、测试结果(选择密码为138芯片的Y6端，即密码为100110)

六、总结

本次课程设计虽然基本按要求完成，但是还是存在一些问题，比如密码只有8个，存在一定的局限性，但是在这次课程设计的学习，让我学习到了很多东西。

刚开始的时候，由于对理论知识的学习不是很透彻，不知道从哪里开始入手。所以从伍时和老师的《数字电子技术基础》和任希老师的《电子技术（数字部分）》找相关的容，看了译码器，触发器,计时器等很多容，从书上的原型有了基本的认识，后来看了自美老师的《电子线路设计·实验·测试》后对定时器有了一定的理解。经过网上查阅资料及参考明喜老师发表的《新型电子密码锁的设计》后决定从本报告的设计方案入手。画了电路图，算好了参数，我就开始仿真。开始仿真时,明明按照自己设计的电路图来画,可是结果就是与理论的不一样。我查了很久没有结果，于是和同学讨论，并且重新查了各个芯片的引脚图，一对比才知道自己接的线路有一点错误，比如清零端是接高电平还是低电平。经过一天的仿真，我最终把电路成功地设计完善，得到的结果与理论几乎一致。经过这次课程设计，我对各个集成电路：定时器，触发器，译码器等有了更加深刻的理解，对课程设计有了了解，对自己制作电子设计有了浓厚的兴趣。但是更加深刻的是，我理解了“读万卷书，行万里路”这句话的深刻含义。在以后的专业学习中，我将会注重实践，将理论知识应用到实践中去，以便更好的学习知识。

七、参考文献

[1]《电子线路设计·实验·测试》第三版，自美主编，华中科技大学

[2]《数字电子技术基础》伍时和主编，清华大学

[3]《电子技术（数字部分）》第五版，任希主编，邮电大学

[4]《新型电子密码锁的设计》明喜（来源于网络搜索）

[5]《数字电路逻辑设计》第二版，王硫银主编，高等教育

[6]《555时基电路原理、设计与应用》]叶桂娟主编，电子工业