数字逻辑电路课程计 课 题：电 子 密 码 锁姓名：班级：学号：成 绩：指导教师：开课时间:2014-2015学年第2学期 2007年 6 月 20日 电 子 密 码 锁 摘要：采用逻辑门电路设计电子密码锁，阐述了其工作原理，给出了具体的电路原理图。 该密码锁具有密码预置功能，保密性强，误码报警，并且报警时间可以设定，同时用数码管显示出报警时间。密码正确时驱动继电器控制开锁指示灯，误码时报警信号由蜂鸣器发出，声音为间歇式鸣笛。采用自行设计的5V稳压电源供电，具有耗电省等特点。当密码正确时密码锁可以被打开，绿色二极管亮代表密码正确，锁可以打开。密码不正确时，红色二极管被点亮，同时蜂鸣器鸣笛5秒，数码管显示5秒计时；计时结束时，20秒计时开始。关键词： 电子密码锁；数字电路； 预置密码；误码报警 Using logic gate design of electronic combination lock, this paper expounds its working principle, gives the specific circuit principle diagram of the combination lock with password preset function, strong confidentiality, error alarm, and alarm time can be set, at the same time using digital tube display the alarm time. Password correctly drive relay control lamp, when the error alarm signal by a buzzer, voice for intermittent horns.Using self-designed 5 v regulated power supply, has the characteristics of power saving electricity. When the correct password combination lock can be opened, the green led light on behalf of the correct password, the lock can be opened. Password is not correct, the red leds lit up, at the same time a buzzer honking 5 seconds, the digital tube display 5 seconds time, at the end of the timing, 20 seconds timer starts. Keywords: electronic password ，combination lock， digital circuit preset ，Error alarm 目 录1、设计背景42、设计方案5 2.1原理框图5 2.2总体思想53、 方案实施7 3.1.1密码输入7 3.1.2密码存储8 3.1.3比较电路8 3.1.4 5秒计时器93.1.5 20秒计时器10 3.2电路仿真114、结果与结论125、收获与致谢146、参考文献15 1、设计背景1.1背景及其发展前景 随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。 20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。 在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。 2、设计方案2.1原理框图： 5秒报警密码输入 密码存储 比较电路 报警电路 20秒报警2.2 根据设计的要求，设计的总体思想及设计顺序为： （1）设计密码设定及密码输入电路。在本过程中，主要使用了74LS194芯片及单刀双掷开关。 密码输入和设置端分别使用处于置数状态的两片194芯片，用来存储密码。 外部用多个开关控制内部的密码输入开关。 （2）设计密码比较电路。两种方案，直接用74LS85工作或采用门电路实现。最终采用了74LS85来实现。 （3）设计5秒计时电路和20秒计时电路。5秒计时使用74LS290芯片形成了5进制电路达到计时的目的。20秒计时使用74LS160形成20进制电路达到计时目的。结合整体设计的需要，设置为计时到5时，停着等待置数信号到来，而非直接置数。而20秒计时则由5秒计时部分通过控制其使能输入来控制其工作与否。 （4）设计脉冲产生电路。该部分主要使用555芯片设置参数，从而得到频率约为1000HZ的输出信号。 （5）各部分的连接与调试。这时需要解决5秒计时的置数工作；20秒计时的开始工作信号；密码输入端按下任何按键时，触发5秒计时；计时到5秒后，触发20秒计时及蜂鸣器；5秒后，若仍未输入正确的密码，则自锁电路，密码输入清零代替。 3、方案实施3.1原理图设计 选择合适的数字器件，multisim 软件绘制各单元的逻辑电路图。3.1.1、8421BCD密码输入本电路采用二进制输入3.1.2密码存储本电路采用09键输入3.1.3比较电路当密码输入与密码存储不同时，红灯亮，报警器报警。3.1.4 5秒计数器3.1.5 20 秒计数器与报警电路 3.2电路仿真在各单元电路设计的基础上，用 Multisim 软件把各单元电路连接起来，画出符合软件要求的系统整体逻辑电路图。系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性。验证结果表明完全符合电路的设计要求。3.2.1 电路仿真图： 4、结果与结论4.1 遇到的问题（1） 如何保证在密码输入端，有任何操作时触发5秒计时器 （2） 如何在计时到5秒且未输入正确密码时，清零密码输入，并进行自锁 （3） 何时触发20秒计时器，以及如何控制报警的准确时机 4.2解决方法：（1） 默认密码输入端，起始位置为0。通过门电路将各个开关连接起来，最后的结果接入5秒电路的290芯片的清零端（高电平有效），使之在起始状态时（即所有位都为0，而通过门电路后得到的为1）。一旦开关键有所改变时（即任何一个开关出现1时），通过门电路得到0，使290芯片清零并开始计数。这样就很好的解决了在密码输入端，有任何操作时即刻触发5秒计时电路。 （2）将5秒计时器的290的输出端取与非后（即输出为0101）和密码比较电路相或后（即计时到5秒且密码输入错误）接入密码输入电路中194的清零端。但是由于接入自锁部分后，整个电路工作紊乱，原本不循化的部分开始循环，循环的部分开始不循化，故暂时舍弃这一部分。红灯*ABCDL=（红灯表示不开锁，绿灯表示开锁） （3）方法同（2），在计时到五秒且密码输入错误时，触发20秒计时器及蜂鸣器。此时报警器开始报警，直到20秒计时结束。 从理论上解决了这些问题，就开始实际将几个模块连接起来。但在实际连接过程中，还是出现了一系列的问题。一方面Muitisim10工作不够稳定当然，一方面对编辑环境不够熟悉，都与理论无关，属于操作上的问题。经常出现一个模块单独工作时运行良好，但复制到最终的电路上进行整合时，就出现了问题。这种时候，必须要细心检查，各部分连接是否准确无误是否漏掉了什么重要的端子没有连接等等。 完成了这些以后，仍存在一些实际问题首先密码只有16种可能，实际意义不大。其次，有一个缺点，密码不能为0000，否则会出问题（因为假定的密码输入电路的初始状态为0000），自己没有想出解决方案。 有一个问题，蜂鸣器一直不工作，无论是独立电路还是总电路中。Multisim反应有时候比较迟钝。 由于个人能力和时间有限，未实现某些较为合理的功能比如：可以加入密码输入次数检测电路，密码输入三次错误，检测到三次报警信号，可以进行电路锁定，以防他人恶意开锁。 5、收获与致谢 这是进入大学以来一次较综合性的课程设计，和以前的实验有很大的区别，没有实验指导书，只有通过自己搜集资料，分模块研究，才能一步步实现整体的电路图。刚开始的时候有些不知所措，后来听老师的意见，把整体分割开来，密码设置、比较电路、5秒计数器、20秒计数器，这样之后才开窍了。在设计和制作的过程中也培养了我认真严谨的态度，因为任何一个环节出错都有可能导致失败。由于个人能力有限，有些问题没能得到解决，比如20秒计数器不能在计数完之后停止。我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，在实践中学习，让我对所学的知识有了更深刻的理解，让我认识到了数电的学习不是纸上谈兵，应该在实践中学习，在学习中联系实际增强自己的动手能力。感谢老师在课程设计中给我们的指导，感谢学校为我们提供实践的机会和条件，让我明白了学习的方法和方向即理论联系实际，也让我清楚地认识到了自己的不足。6、参考文献1童诗白.