华北电力大学-电力电子综合实验-电子密码锁课设实验报告

课程设计(综合实验)报告

名称：电子技术综合实验

题目：电子密码锁

院系：电气与电子工程学院

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

设计周数： 1

成绩：

日期：2012 年1 月6 日

电子密码锁

一、课程设计的目的与要求

锁是人们生活中的常用物品。本设计题目要求用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时，输出开锁信号推动执行机构动作；并用红灯亮、绿灯灭表示关锁，而绿灯亮、红灯灭表示开锁。

1）在锁的控制电路中储存一个可修改的4位代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。

2）从第一个按钮触动之后的5秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法

再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。

二、设计内容

1.系统整体框架

系统应包括输入开关电路、输入锁存电路、密码修改电路、密码存储电路、比较电路、定时电路、显示电路、音响电路等。通过所输入的密码与实际密码的比较，进行开锁、亮灯或报警等相关操作。总体设计原理方框图如下所示：

2.设计的总体思想

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74194芯片以及开关电路。为

了使得该密码锁有实际意义，就必须要使密码的总数足够多，从来使解锁难度大大增加，而提高密码锁的安全性。

为了达到这一目的，主要想到了如下3种方案：

a)设置闲置的开关，从而起到干扰作用。如最终版所示，一共在密码输入端设计了

12个开关，其中4个开关有实际意义，而其他8个开关闲置。当然，无论按下这

12个开关中的哪个，都会触发5秒计时。这种方案实现起来比较简单。在密码输

入端以及设置端只各需要一片194芯片。但是该方案有点违背密码的意义，而是用

选择哪4个，来区分。

b)密码输入和设置端分别使用两片194芯片，从而使得密码数量变多。如修改版所示。

这个方案比较符合密码的要求。但是电路却会复杂的多。

c)外部用多个开关共同控制内部的密码输入开关。这个方案实现起来整体和a相似，

固没有另外在连电路。

2)设计密码比较电路。该部分主要使用了异或门，或非门，或门等门电路。这部分实现比

较容易。

3)设计5秒计时电路和20秒计时电路。该部分主要使用了74290芯片。分别形成了5进

制和二十进制电路。结合整体设计的需要，设置为计时到5或20时，停着等待清零信号到来，而非直接清零。

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。这时需要解决5秒，20秒计时的清零工作；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；5秒后，若仍未输入正确的密码，则自锁电路，密码输出清零代替。

3.系统的各部分具体实现

1)密码设定及密码输入电路

该部分，方案a使用2片194芯片。方案b使用4片194芯片。

左图为一片194的电路。密码设的，

密码输入的电路都是类次的。多片

时也是类似的。

2)5秒计时电路和20秒计时电路

该部分使用74290芯片。290芯片为二-五-十进制异步加法计数器。本过程中，需要使用复位端来进行异步清零；以及需要复位端，置位端都无效时，在时钟下降沿进行计数。

而本次设计不需要异步置数，因此置位端始终使之置0.

5秒计时

20秒计时

3)脉冲产生电路

该部分主要使用555定时器芯片组成多谐振荡器电路来产生本实验所需要的脉冲。因为根据需要，几个脉冲都可以用1000HZ。计算得知，可设置R1为1K，R2为6.6K，C 为6.6uF。即可以得到约为1000HZ的脉冲。

555多谐振荡器电路

4.设计的总结（心得体会）

这是一个综合性很强的实验。也是大学以来做的第一个较大型的设计。和以前的实验完全不同，因为没有写的明明白白的，告诉你一步一步要怎么做的实验书。刚开始的时候，很不知所措。甚至连题目的意思都有点想不明白。后来一个部分一个部分的慢慢开始想的时候，发现总算有点思路。

起初，连单个的模块的时候，还觉得比较简单，比较好理解。比较顺利的连出了单独的密码设定电路，密码输入电路，密码比较电路，5秒计时电路已经20秒计时电路。但是，在进行各个模块整合的时候，遇到了一些麻烦。

主要遇到了以下3个问题：

A.如何保证在密码输入端，有任何操作时触发5秒计时器

B.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

C.何时触发20秒计时器，以及如何控制报警的准确时机

解决的方法依次为：

a)默认密码输入端，起始位置为0.通过与非门和与门电路将各个开关连接起来。

将最后的结果接入5秒电路的290芯片的清零端。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），置零。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。

b)将5秒计时器的QA,QC端取与非后（即输出为0101）和密码比较电路去或后

（即计时到5秒且密码输入错误）接入密码输出电路中194的清零端。

c)同b一样的方法，在计时到五秒且密码输入错误时，触发20秒计时器。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个问题，就开始实际将几个模块连接起来。在连接过程中，还是出现了一系列的问题。当然，都与理论无关，都是些操作上问题。可能是因为Multisim用的不够多，很生疏吧。经常出现一个模块单独用的时候是好的，结果复制到最终的电路上进行整合时，就出现了问题。而往往这种时候，只需要将这个模块在总电路上再重新连一次，

就可以解决了。这个问题遇到过很多次，而且到最后，也没有想明白是为什么。也因为这个原因，在连总电路时，需要重连所有模块，多花费了很多的时间。甚至最后出现了个更奇怪的问题。在实验室做的好好的电路，回到寝室就打不开了。再重新又做完了一个电路以后，再次尝试时，原来那个电路也居然又可以打开了。至今想不明白是为什么。

这完成了这些以后，经老师指导，又发现了两个问题。首先是电路中直接使用了脉冲产生信号，而忽略了这是软件里才有的模拟信号，实际电路中要得到它，必须使用信号发生器，显然，在一个密码锁里想要放入一个信号发生器，是不现实的。所以，改用555芯片组成多谐振荡电路，来获得脉冲信号。其次是密码只有16种可能，没有实际意义。为了解决这个，想出了3种方案，并实施了其中了2种。详细的方案，见设计总思路模块。

附整体电路图

方案a

方案b