张平(六位十进制密码锁)-(自动保存的)

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1、 电子初级技能培训2 论文论文题目： 电子密码锁 指引教师： 盛磊 钟伟 学生姓名： 张平学 号: 1715专 业：电子信息工程技术 12月 01日 摘 要锁，是一种保护隐私和秘密的重要工具。如今大到国家机关，小到居民住宅，锁无处不在。密码锁是锁的一种，启动时用的是一系列的数字或符号构成的密码。而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，完毕开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类诸多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。目前应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现锁的功能的，而我用数字电路来实现电子密码锁的功能。在本次技能培训中，我组设计了

2、一种六位十进制密码锁。重要分为如下几种部分：1. 顾客密码输入单元：位于密码锁外部，为顾客提供拨码开关式输入密码的方式。2. 密码显示单元：用拨码开关对数码管输入一组固定的值来替代密码避免密码被盗窃。3. 真实密码存储单元：位于密码锁内部，用拨码开关存储真实密码，且该密码可以被顾客修改。4. 密码正误鉴定单元：位于密码锁内部，用数值比较器来判断顾客密码与否输入对的。5. 持续计次报警单元：位于密码锁内部，计时器配合一种蜂鸣器和红绿灯，当输入密码三次结束后还没有对的的密码输入，则蜂鸣器报警三秒且红灯亮，输入对的则绿灯亮且开锁。核心词：计数器，计时器，锁存器，数值比较器。 Abstract it

3、is a kind of important means of protecting privacy and secret. Now the big to the state organs, small to residential, lock is everywhere. A combination lock is a lock, open use the password is composed of a series of Numbers or symbols. And electronic combination lock is a password or to control cir

4、cuit, so as to control mechanical switches closed, lock, lock task of electronic products. Its a lot of more phyletic, has simple circuit products, also has a high cost performance products based on the chip. Widely used on electronic combination lock is now chip as the core, through the programming

5、 to realize the function of the lock, and I use digital circuits to realize the function of electronic combination lock.In this training, my group has designed a six decimal coded lock. Mainly divided into the following several parts:1. User password input unit: located in the combination lock exter

6、nal, to provide users with dial the code switch type a password.2. Password display unit: dial the code switch to digital tube a fixed set of input values instead of a password to prevent password theft.3. The real password storage unit: in the combination lock, with dial the code switch store real

7、password, the password can be modified by the user.4. The password is right and wrong decision unit: in the combination lock, use numerical comparator to determine whether the user password input is correct.5. Continuous would alarm unit: the combination lock, internal timer with a buzzer and traffi

8、c lights, when the end of the input password three times is not the correct password input, the buzzer alarm three seconds and turns red, input the correct green light and then open the lock.Keywords: counters, timers, latch, numerical comparator.目 录第1章 绪言1第2章 课程任务及规定22.1 设计任务22.2 设计规定2第3章 系统设计33.1方

9、案论证33.2 系统设计53.2.1 构造框图及阐明53.2.2 系统原理图及工作原理63.3 单元电路设计63.3.1单元电路工作原理63.3.2元件参数选择9第4章 软件仿真104.1 仿真电路图104.2 仿真过程114.3 仿真成果12第5章 安装调试205.1 安装调试过程205.2 故障分析20第6章 结论21第7章 使用仪器设备清单22参照文献23收获、体会和建议24第1章 绪言锁，是一种保护隐私和秘密的重要工具。如今大到国家机关，小到居民住宅，锁无处不在。密码锁是锁的一种，启动时用的是一系列的数字或符号构成的密码。而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

10、械开关的闭合，完毕开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类诸多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。目前应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现锁的功能的，我采用数字电路来实现电子密码锁的基本功能。其性能和安全性已大大超过了机械锁，其特点如下： 1保密性好，编码量多，远远不小于弹子锁。随机开锁成功率很小。 2密码可变。 顾客可以常常更改密码，避免密码被盗，同步也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。 3误码输入保护。当输入密码三次错误时，报警系统自动启动。 4. 电子密码锁的操作简朴易行，一学即会。 5. 干扰码功能。在输入对的密码前可输入任意码。 本次设计，制作的是简易的电

11、子密码锁，密码由六位09的数字构成，并且密码锁会设有一种任意初始密码，可以用拨码开关随意修改密码，在输入密码对的并开锁后，重新输入密码又可重新设定密码。正常使用时，想要开锁的时候，输入六位密码，如果输入对的，密码锁开锁，绿灯亮起；如果输入错误，则红灯亮，并且在输入三次后无对的输入，系统报警。第2章 课程设计任务及规定2.1 设计任务设计、制作一种数字电子密码锁电路，其功能如下：1. 其密码为六位十进制数字。2. 开锁输入码与密码一致时，锁被打开。3. 输入密码错误三次后，则报警。4. 设立批示灯，红灯亮表达密码不对的，绿灯亮表达密码对的以及已经开锁5. 可以对密码进行修改6. 掉电密码不丢失2

12、.2 课题选择原则（1）必须符合对本专业学生所学知识和技能的中和训练规定（2）在满足综合训练规定的前提下，尽量选择与本专业和本地区实际需要相结合的设计或调研课题。（3）选题要有助于深化所学的专业知识和拓展所学的知识面，但选题不适宜过深，规定也不适宜过高。（4）课题任务要有一定的设计、工程量，以保证能有明确的分工和具体的（5）课题中必须用到数码管做显示。（6）课题必须包具有声光报警批示。（7）课题必须涉及555定期器。（8）要用到与非电路中的一种。综合课题原则，我组选择了数字电子密码锁作为本次技能培训的课题。1.理论设计部分（1）小组独立完毕系统的原理设计。阐明系统实现的功能，应达到技术指标，进

13、行方案论证，拟定设计方案。（2）拟定设计要实现的功能并查找资料，阐明各部分电路的工作原理，初步选定所使用的多种器件的重要参数及型号，列出元器件清单。2.模拟仿真（1）根据理论设计用proteus 8在计算机上进行仿真。验证所设计方案的对的性，并进行优化。（2）分析电路的工作原理，根据规定对电路进行修改完善功能。3.安装调试部分（1）对课题设计的电路进行布局，对芯片等元件进行排版布局做好安装前的准备工作。（2）按照设计电路进行安装，注意焊接工艺。（3）对电路检查与否对的。（4）安装芯片进行调试。第3章 系统设计3.1方案论证在本文中，我组设计了一种电子密码锁。重要分为如下几种部分：1. 顾客密码

14、输入单元方案一：放置一种拨码开关，配合六个LED显示管（显示固定的数值），采用六位密码持续输入的方式进行密码输入，成果存入六个锁存器中。此方案密码输入以便，但是一旦顾客输错一位，顾客需先将这次的密码六位全输满，并得到报警后才干进行下一次输入。方案二：放置六个拨码开关，连接计数器，配合六个LED显示管，通过拨码开关来调节每一位数字的大小。此方案密码输入也很以便，且不必紧张顾客输错一位，要将这次的密码六位全输满，并得到报警后才干进行下一次输入的问题，这四位密码可以以任意的顺序通过拨码开关来调节出来，且通过计数器输出到锁存器的功能，以计数的方式，存住了顾客输入的密码。比较以上两种方案的优缺陷，方案二

15、简洁、灵活、以便，能完全达到设计规定，故采用第二种方案。2. 真实密码存储单元方案一：运用六个锁存器分别存储六位密码中的一位，构成密码存储单元。此方案会根据锁存器的特性，在一上电的时候自己设定了一种初始密码000000，顾客初次使用时需先输入000000这个初始密码，然后再对密码进行修改，修改时只需再输入一种六位十进制的密码即可。密码存储在芯片中，虽然拆卸密码锁，也不会让对方获取密码，并且密码锁可以在外部进行密码修改，无需拆开密码锁。方案二：放置六个四位拨码开关分别存储六位密码中的一位，构成密码存储单元。此方案用四位拨码开关以二进制的形式一位一位的存储密码，这样想要修改密码的时候可以任意修改密

16、码，找到这六个拨码开关，并手动拨动开关，把要设定的密码的每一位转换成二进制，以二进制的形式设定每一位密码。比较以上两种方案的优缺陷，方案二安全、灵活、以便，能完全达到设计规定，故采用第二种方案。3. 密码正误鉴定单元方案一：在每一位密码的电路中放置一种数值比较器（高电平输出），使输入的密码与真实密码存储单元中的密码进行比较，六个比较器同步比较，然后成果相与，根据高下电平判断密码与否对的。此方案逻辑简朴，每一位输入的密码对的则总的输入密码对的。方案二：使用六个数值比较器（高电平输出）联级比较，当第一位密码不对的的时候，后三位密码无论是什么，都不能开锁；若第一位密码对的，则看第二位密码，当第二位密

17、码不对的的时候，后四位密码无论是什么，都不能开锁；若前两位密码对的，则看第三位密码，当第三位密码不对的的时候，最后一位密码无论是什么，都不能开锁；若前三位密码对的，则看后三位密码，当后三位密码不对的的时候，不能开锁，当第后三位密码对的的时候，可以开锁。此方案在把密码的六位输入看作是有先后顺序的时候使用，但是本系统中的密码输入是无顺序可言的，且与方案一中的数值比较器的数量是同样的，本方案的逻辑比方案一要复杂得多。比较以上两种方案的优缺陷，方案一简朴、可读性强，能完全达到设计规定，故采用第一种方案。4. 持续计次报警采用一种555计时器配合一种蜂鸣器和红绿灯，555计时器通过调节电阻和电容的大小使

18、之可以发送三秒的脉冲，则按下开锁按钮之后，若密码输入错误，则红灯亮，若错误三次则蜂鸣器报警三秒。3.2 系统设计3.2.1 构造图及阐明本次设计输入密码部分采用六位拨码开关来输入二进制密码，通过74LS192来转化为十进制密码，再用 74LS373来记住密码，保证本次密码不丢失，再用74LS85数值比较器来对输入密码和对的密码进行密码正误判断，密码对的则绿灯亮且开锁，密码错误则红灯亮且蜂鸣器报警三秒。3.2.2 系统原理图及工作原理 开锁按钮密码输入计时器启动对的密码比较密码对的性开锁可以修改密码对的报警器报警错误3.3 单元电路设计3.3.1单元电路工作原理1.顾客密码输入单元加图这个单元运

19、用了一种十进制可逆计数器 74LS192 和两个分别控制计数加一和计数减一的按键，按键分别连接计数器的加计数端和减计数端。按键常开触点接地，常闭触点接电源，这样在按键未按下的时候输出为高电平，在按键按下后输出为低电平。计数器的置数端低电平有效，故置数端接电源使之不起作用。计数器的清零端高电平有效，故清零端接地使之不起作用。计数器的UP和DOWN这两个端都是低电平有效，空闲时都始终处在高电平，按键按下之后有一种低电平的脉冲，触发这个计数器计数加一或者减一，并在输出端接一种LED显示屏显示计数器中的数据大小。2.真实密码存储单元 这个单元运用了一种三态输出的八 D 透明锁存器 74LS373 ，只

20、使用了锁存器的前四位。OE 三态容许控制端（低电平有效）接地，ENG 锁存容许端接密码比较和修改密码的开关相与的成果，仅仅当密码输入对的且顾客闭合了修改密码的开关之后才容许对锁存器中的数据进行修改，此时锁存器中的数据就修改为1D4D所连接的计数器的输出端的数值。即LED显示的数字。修改号密码之后把修改密码的开关断开，ENG 锁存容许端为低电平，密码存入锁存器，不再随着计数器的数值变化而变化。3.密码正误鉴定单元这个单元运用了一种4位二进制数值比较器 74LS85 ，由于密码一位只有09，因此二进制只需4位即可不需要数值比较器连级使用，故三个连级输入端都接高电平。B0B3都接真实密码存储单元，A

21、0A3都接输入密码的计数器，两者比较，若相等则OAEQB端输出为高电平，否则OAEQB端输出为低电平。4.计时报警单元这个单元计时是运用了一种555计时器，通过调节电阻和电容的大小使之可以倒记时30秒，即TRI端为高电平输入时，OUT端为低电平输出，计时器没有计时。当按下按键，TRI端的输入为一种从高电平到低电平再到高电平的一种凹形的低电平脉冲。这样，触发了555计时器，使之开始计时，同步OUT端的输出也从低电平变为高电平，并持续高电平直到30秒计时结束，变回低电平。而报警则是由一种BUZZER蜂鸣器来完毕，蜂鸣器一端接地，一端接判断的成果。判断成果是由一种或门和一种非门构成，或门的两个输入端

22、分别接D触发器和密码判断的成果，非门输入端接或门的输出端，非门的输出端接蜂鸣器。当计时器没有计到30秒之前，D触发器没有触发，Q输出为初始的高电平，即无论密码与否对的，或门输出始终为高电平，非门取反之后为低电平，蜂鸣器不工作。计时器计到30秒之后，由于OUT端从高电平转为低电平，非门取反之后为一种上升沿，触发了D触发器，Q端输出为D低电平，若密码判断成果是密码错误，即或门的两个输入端都为低电平，或门输出为低电平，非门取反之后为高电平，蜂鸣器工作报警。3.3.2元件参数选择元件名称元件标号元件型号元件数量非门U12, U23, U2674LS043与门U5, U8, U20, U2174LS08

23、4或门U2474LS321D触发器U2274LS7414位二进制数值比较器U3, U11, U15, U1974LS854十进制可逆计数器U1, U4, U7, U1674LS1924八 D 透明锁存器U2, U9, U13, U1774LS3734定期器A15551蜂鸣器U25BUZZER1电容C10.01F1C2140F1数码管U6，U10，U14，U18DCD_HEX_DIG_RED4绿灯LED3LED_green1红灯LED4LED_red1开关J1，J2，J3，J4，J5，J6，J7，J8，J10PB_DPST9J9SPST1电阻R1，R2，R3，R42004R55.1k1R6200

24、k1电源-VCC-地-GROUND-第4章 软件仿真4.1 仿真电路图4.2 仿真过程1. 上电，计数器初始状态计数为9，9999不为初始密码，红灯亮2. 按下Start开始开关并输入对的的初始密码0000，绿灯亮3. 在密码输入对的后，闭合Change修改密码开关，把密码修改为0514，断开Change开关后，密码就成功修改为05144. 没有对的输入密码，30秒后红批示灯仍亮且蜂鸣器报警。4.3 仿真成果1. 上电，计数器初始状态计数为9，9999不为初始密码，红灯亮2. 按下Start开始开关并输入对的的初始密码0000，绿灯亮3. 在密码输入对的后，闭合Change修改密码开关，把密码

25、修改为0514，断开Change开关后，密码就成功修改为05144. 没有对的输入密码，30秒后红批示灯仍亮且蜂鸣器报警。模块仿真1. 顾客密码输入单元刚上电的时候是9，密码不对的，红灯亮。通过左边的“加一”“减一”按键，对输入的密码进行调节，这时的真实密码为0，故当输入密码也为0的时候，绿灯亮。2. 真实密码存储单元与密码正误鉴定单元刚上电的时候是9，密码不对的，绿灯不亮。通过左边的“加一”“减一”按键，对输入的密码进行调节，这时的真实密码为0，故当输入密码也为0的时候，绿灯亮。闭合Change开关，可以修改锁存器中的密码（数码管上为顾客输入的密码，下为锁存器中存储的密码），通过左边的“加一

26、”“减一”按键，对锁存器中存储的密码进行调节，这时的真实密码为5。断开Change开关，目前密码锁存在锁存器中，成为新密码。通过左边的“加一”“减一”按键，对输入的密码进行调节，这时的真实密码为5，故当输入密码为0的时候，绿灯不亮。只有当输入密码为5的时候，绿灯亮。3. 计时报警单元计时器按下Start开关后约30秒，计时器输出给D触发器一种上升沿，D触发器的输出从高电平变为低电平，计时结束。第5章 安装调试本章节内容是基于暑假之迈进入实验室进行的数字电子课程设计的“数字抢答器”单元进行论述。5.1 安装调试过程1. 根据事先画好的电路图在实验台上找到所有需要的元器件。2. 以每个功能模块为单

27、位，安装电路。3. 每个功能模块电路安装成功后，验证该单元功能与否正常。4. 多种功能模块电路连接，验证连接后的组合电路功能与否正常。5. 连接完毕整个电路，测试与否功能与否正常。6.2 故障分析1. 74LS00与门不工作由于原理图未画出，74LS00芯片未接电源和地。接通电源和接地后芯片正常工作。2. 锁存器锁存功能失效再按下开始按钮后，锁存器的存储内容会随着选手抢答而变化。例如，三号先按下的抢答键，五号后按下的抢答键。锁存器的内容就先是三后又变成五。而预想的成果应当是，锁存器内容只记录第一种按下抢答键的选手的编号三。显然锁存器的锁存功能失效。电路设计时，锁存器的锁存功能是由一系列触发器控

28、制，而触发器的触发信号是74LS148为8线3线优先编码器的14端输出。检查电路发现，74LS148芯片的14端接触不良，调节后正常使用。3. 555计时时间过长一点一点调节555连接的电容和电阻的大小，使计时接近10秒4. 数码管显示不正常数码管显示乱码。74LS373与74LS148的连接线接错。第6章 结论通过：模块设计总体电路设计Multisim模拟仿真安装调试，可以看出，本次设计的这个四位十进制密码锁可以具有预期功能，可以使用。只是在实际使用中，安全性上尚有待加强，例如在发光二极管两端需要接一种小电阻，不能直接接地或电源。尚有按键机械抖动会对实验成果导致一定影响，可以接一种MAX68

29、18进行开关消抖。类似的细节问题尚有许多需要考虑，总之本次课程设计设计出来的四位十进制密码锁只是个大概的模型，通过了在Multisim中抱负的状态下进行的仿真，但是如果想要运用到实际中，还需要考虑多种各样的实际问题，任何一种小的细节解决的不好，均有也许导致整个系统不能正常的运营和使用。并且本次课程设计画出的原理图很松散，在实际应用中巧妙地放置元件还可以减小密码锁的体积，改善产片的外观。总之，本次课程设计是成功的，但是离在实际中得到应用尚有一段距离。第7章 使用仪器设备清单元件名称元件标号元件型号元件数量非门U12, U23, U2674LS043与门U5, U8, U20, U2174LS08

30、4或门U2474LS321D触发器U2274LS7414位二进制数值比较器U3, U11, U15, U1974LS854十进制可逆计数器U1, U4, U7, U1674LS1924八 D 透明锁存器U2, U9, U13, U1774LS3734定期器A15551蜂鸣器U25BUZZER1电容C10.01F1C2140F1数码管U6，U10，U14，U18DCD_HEX_DIG_RED4绿灯LED3LED_green1红灯LED4LED_red1开关J1，J2，J3，J4，J5，J6，J7，J8，J10PB_DPST9J9SPST1电阻R1，R2，R3，R42004R55.1k1R6200

31、k1电源-VCC-地-GROUND-参照文献1. 李景宏，马学文.电子技术实验教程.沈阳：东北大学出版社.2. 王永军，李景华编著.数字逻辑与数字系统.北京：电子工业出版社，3. 高吉祥，易凡编著.电子技术基本实验与课程设计.北京：电子工业出版社，4. 陈大钦编著. 电子技术基本实验. 北京：高等教育出版社，收获、体会和建议通过本学期的学习，再加上近一种月的上机实践，尚有暑期的课程设计，使我更加熟悉和掌握了电子电路设计的知识和技巧，对数字电子技术有了更深层次的理解。这次课程设计时值暑假，在回家后独立完毕了课题的选择、题目的设计、课题整体分析、模块的规划、总体电路的设计、Multisim模拟仿真

32、验证，最后完毕了这次课程设计。在这期间，我遇到了许多困难，做课程设计的这几天，几乎是每天都面对着一堆电脑上虚拟的元器件。毕竟在电脑上使用软件模拟与真实实验室操作大有不同。面对一次次的不成功，用逻辑仪和示踪器一次次的找错，改正，我从中也学会了认真仔细，更加熟悉了电路设计的环节与某些元器件（重要是74LS系列）的使用。平时在课本上，我其实还没有完全的理解那些长方形的芯片的工作方式、管脚输出，但是，通过这次的课程设计，我不仅强化了自己在实验室连接电路的操作技能，计算机上的电路图绘制、模拟仿真的技术，并且更加巩固充实了所学的理论知识，加深了理解。特别是74LS系列的芯片，课本上学来的只是要用哪个管脚，

33、而没用的管脚如果与否应当悬空解决不当的话，会导致整个芯片无法工作，通过上网和查阅书籍，我理解到了这些没有用到的管脚应有的解决方式，也算对课堂的知识有所补充吧。无论过程多么艰难，无论中间有多少次想“就这样吧”，但是我最后还是没有放弃，始终坚持做到我觉得最佳的。等完毕了，再回头想想，其实当我通过一系列测量和分析，找出并解决了错误，当整个电路终于能完整的运营，那才是我们最最开心的时刻。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计，通过数不清的尝试、失败和调试，我学到了诸多，不止是课本上的那些芯片的知识，尚有有关计算机Multisim模拟仿真的措施，感受到了现代科技的便捷，足不出户，就可以在家里设计电路图。这次课程设计和以往的教师给出电路图连接电路不同，这次完全是自己命题自己设计的电路，对电路图的设计有了新的认知和把握，形成了一种层次化、模块化的设计思维，相信在后来的学习工作中会加以应用！