(完整word版)6位电子密码锁设计

电子信息工程《专业基础课程设计》研究报告

电子密码锁设计

学生姓名：

学生学号：

指导教师：

所在学院：

专业班级：

中国·大庆

2015年 6 月

信息技术学院

课程设计任务书

学院专业级，学号姓名

一、课程设计课题：

电子密码锁设计

二、课程设计工作日自年月日至年月日

三、课程设计进行地点：信息技术学院 321

四、程设计任务要求：

1.课题来源: 教师下发。

2.目的意义:设计一个电子密码锁。

3.基本要求:

（1）设计6位电子密码锁，当输入正确密码时，输出开锁信号，用相应的发光二极管点亮表示开锁和关锁；

（2）密码可以修改；

（3）从第一个按钮触动后15秒内若锁未打开，则电路进入自锁状态，并进行声、光报警。

课程设计评审表

目录

1 设计任务要求 (1)

2 方案比较 (1)

3单元电路设计 (2)

4元件选择 (6)

5整体电路 (8)

6说明电路工作原理 (9)

7 困难问题及解决措施 (10)

8 总结与体会 (10)

9 致谢 (11)

10参考文献 (12)

1设计任务要求

(1)设计6位电子密码锁，当输入正确密码时，输出开锁信号，用相应的发光二极管点亮表示开锁和关锁；(2)密码可以修改；

(3一个按钮触动后15秒内若锁未打开，则电路进入自锁状态，并进行声、光报警。

1.1 设计概述

通过本次设计掌握数字电路系统设计的方法，熟悉电子密码锁设计相关硬件的使用，了解电子密码锁的系统构成，利用数字门电路实现电子密码锁的设计与实现，可以加深自己对所学专业的认识，关联知识，增强自己的动手能力，积累实践经验，为以后的工作打好基础。通过本次设计掌握数字电路系统设计的方法，熟悉电子密码锁设计相关硬件的使用，了解电子密码锁的系统构成，利用数字门电路实现电子密码锁的设计与实现，可以加深自己对所学专业的认识，关联知识，增强自己的动手能力，积累实践经验，为以后的工作打好基础。

2方案比较

2.1.1 方案选择

本方案是用按键式的输入方式输入密码，然后预设密码由74HC160和BCD数码管显示，而输入密码则由4508和BCD数码管显示，密码比较由异或门器件来实现，定时装置由555定时

图2方案二原理框图

本设计提供了一个4位拨码式按键输入开关，一个6位拨码式按键密码预设开关。用户必须按下按下事确认按钮后方可知用户输入的密码是否与预置密码一致，一致时密码锁可打开，本设计由二极管亮代表密码正确，锁可以打开。密码不正确时，红色二极管亮同时蜂鸣器响15秒，显示15秒倒计时。

2.1.2方案选择

第一套方案和第二套方案都可行，但是第一套方案的思路更清晰，想到了用4508+BCD数码管和74HC160+BCD数码管的方式显示密码，是比较好的想法，而第二套方案用NPN型三极管9013对555脉冲信号放大，从而驱动蜂鸣器报警,而第二套方案用NPN型三极管9013对门电路信号放大，从而驱动继电器工作比较难以实现。基于第一套方案思路更清晰，实现的难度更小，更能体现我们的思想，故选择第一套方案。

3单元电路设计

3.1密码预设模块

上图所示为密码预设模块，通过这个电路预设密码，按键按下则给一个脉冲冲给74HC160使其显示所输入的密码。

74HC160芯片同步十进制计数器（异异步清零）

?用于快速计数的内部超前进位

?用于n位级联的进位输出

?同步可编程序

?有置数控制线

?二极管位输入

?异步清零

?同步置数

?本电路是由6个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除5的3位2进制计数器所用的附加选通所组成，有选通的零复位和置9输入。为了利用本计数器的最大计数长度（十进制），可将B输入童QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。LS90可以获得对称的十分频计数，办法是将QD输出接到A输入端，并把输入计数脉冲加到B输入端，在QA输出端处产生对称的十分频方波。

3.2密码输入模块设计

3.3 NE555定时器模块设计

1.该模块的主要实现定时报警，具体有以下几个功能：

1. 15s内密码输入不正确则触发5s报警指示

2. 15s内密码未输入完成则触发5s报警指示并且自锁复位。

3. 15s内密码输入正确则不报警。

4. 15s报警器同时可当门铃使用

如下图所示，其报警的频率计算式为f=l/0. 7(R1+2R2)C1获得脉冲信号以后，多谐振荡器得电工作，从4脚和8脚输入电源，由3脚输出正弦波频率脉冲。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，可以通过调节外部元件的R和C来得到稳定的脉冲信号。由555定时器和外接元件Rl、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相接。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过Rl、R2向C充电，以及C通过R2向放电端Ct放电，如图3.3使电路产生振荡。图3.2所示是由555定时器构成的多谐振荡器的内部框图及引脚排列情况，下表是它的引脚功能。

2. 该模块主要由555定时器构成的多谐振荡器和单稳态触发器来实现，其间为实现上面4个功能，用到了D触发器，多个反相器和与门和与非门。

用555器件及一些必不可少的元件来构成多谢振荡器，其电路图如上图所示。

3.4密码比较模块的设计

1.该模块功能是密码正确时按确认键开锁，开启信号由LED灯指示，5s后自锁电路。

该模块原理为确认按钮给D触发器一个有效的脉冲，密码正确后LED亮，不正确则不亮。5s定时结束后通过反相器给另一个D触发器，使其断开电源达到自锁。

3.5电路图及原理

该模块原理为确认按钮给D触发器一个有效脉冲，密码正确后LED灯亮，否则不亮。5s 定时结束通过反相器给另一个D触发器，使其断开键盘电源达到自锁。

4元件选择：

表2元件清单

4.1Proteus介绍

Proteus软件是来自英国Labcenter Electronics公司的EDA工具软件，Proteus软件除

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，不需要别的，Proteus为建立了完备的电子设计开发环境。具有4大功能模块。

?智能原理图设计（ISIS)丰富的器件库

超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸。

? ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE3F5,实现数字/模拟电路的混合

仿真；超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件。

?独特的单片机协同仿真功能

支持主流的 CPU 类型??如 ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、等。

?实用的PCB设计平台

先进的自动布局/布线功能；支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理；完整的PCB设计功能；可以输出多种格式文件。

6电路工作原理

7困难问题及解决措施

由于第一次做课程设计，此设计中遇到了不少问题，在老师和研究生师兄的指导帮助下才顺利的完成了本次课程设计，在此表示衷心的感谢。

本次课程设计是对所学的模拟电子技术基础和数字电子技术基础以及电工电子技术实验的高度总结应用，在设计的过程中发现了自己在知识上所存在的不足，也意识到除了必须具备专业知识以外，还必须具有塌实坚毅不服输的品格。

在这次设计中，自己动手，思考、自学、以及问问题来使自己获得了不少知识，尤其是在实验中知道了 74LS160和74HC160的不同之处.本设计采用的是74HC160更容易实现功能！

通过这次设计，让我初步懂得了课本知识的课外应用，也许这可以说成理论联系实际吧。我应该更好的学习专业知识，并将其应用于课外生活中。

8总结和体会

本设计通过比较器、锁存器、计数器、编码器、译码器的应用实现了电子密码锁的技术要求，具体功能如下：通过输入正确原密码执行开锁并绿色二极管亮5. 5秒，错误则报警并自锁20秒，自锁过程中不能再进行操作；同时还对输入时间进行限制，如果输入超时，系统会将其等同于输入错误处理；另外，在输入正确原始密码后可以设置新密码；在输入过程中，可以复位清零，重新输入。具体实现途径为：输入端采用两片4532编码，输出和密码储存分

别采用4片4508锁存器；密码比较电路通过4片4063实现；绿灯亮和报警自锁电路通过几组

555单稳态电路及相应组件构成；5秒限时功能通过两个555单稳态组合实现。

经过测试，顺利实现了各项预计功能本次设计的电子密码锁，功能多样、使用、比较人性，同时具有极高的可靠性；在输入错误和输入超时会通过蜂蜜器报警、并自锁，具有较强的

安保功能……在日常生活和安全领域有广泛的应用。

9致谢

在这里，我对我们的带课老师表示衷心的感谢。老师在这次课程设计过程中对我

们的全方位的指导，是我们这次课程设计取得成功的根本保证。他在我遇到困难时给

予我无私的帮助，在完成后帮我加以改进，使得电路能够日益完善，并且相较于最初

要求有了更多的创新点。

感谢老师在电路制作时给予我技术上的帮助，使我能够快速掌握proteu软件，感

谢我的同学在我不会不懂的时候帮助我，使我们能够集思广益，发散思维。再次感谢

你们给予我的帮助。

10参考文献

[1]张克农.数字电子技术[M].北京：高教出版社出版，2006

[2]曾建唐.电工电子基础实践教程[M].北京：机械工业出版社，2002

[3]康光华.电子技术基础[M].北京：高教出版社出版，1999

[4]陈坚，赵玲?电力电子技术及应用[M]?北京：中国电力出版社，2006

[5]石新春?电力电子技术[M]?北京：中国电力出版社，2006

[6]曹丰文?电力电子技术基础[ML北京：中国电力出版社，2007

[7]贺益康.电力电子技术[M].北京：科学出版社，2004

[8]黄继昌.实用报警电路[M].北京：人民邮电出版社，2005

[9]张晓东.新颖实用电子制作[M].福建：科技出版社，2005

[10]黄智伟.电子电路计算机仿真设计[M].北京：电子工业出版社，2005

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