南邮电子密码锁设计实验报告

4.1 单元电路测试·························································· 17 4.2 整体指标测试·························································· 18 4.3 测试结果······························································ 18
重要时序分析：
密码锁从清零开始工作：当按下第一位密码时，按键的译码立即输出，CP 滞后输出，
在 CP 的上升沿，74374 锁存器开始工作，锁入数据，此时送到锁存器口数据是键盘输入的
译码和 ROM 地址 0000（B）的数据，并不是地址 0001 的数据。所以在 ROM 中存入数据从
地址 0 开始。
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3.3 密码锁存和比较电路···················································
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3.4 判决与结果显示电路··················································· 10
3.5 时钟································································· 10
周期后同时输出。为节约 GAL16V8 的 I/O 口，可使用一片 7485，先将 5 位比较结果处理， 剩下的三位接到 GAL，再比较。在密码全部输入后，要按下“确认”键，则 GAL 判断密码 是否正确。 数据经 7485 等后，数据到达 74164 时，数据有一定的延时。假如 74164 的时钟=CP，当第 一的 CP 到来时，第一位的比较结果还没从 7485 出来，即第一位锁进的不是第一位的比较 结果。所以，锁存的时钟应比 CP 慢，可以定义 CP2=！CP，此时，CP2 比 CP 的上升沿晚 的时间就是手按键的时间。从而保证锁存 8 次后输出的就是 8 位的比较结果。 2.3 密码录入和判断结果显示
OUT1=KEY1+KEY9+KEY11+KEY12
OUT2=KEY5+KEY6+KEY7+KEY8+KEY12
OUT3=KEY1+KEY3+KEY4+KEY7+KEY8+KEY12
OUT4=KEY2+KEY4+KEY6+KEY8+KEY11+KEY12
电路设计：
每个键按下，产生一个高电平脉冲，并把按下的数字键译码输出：
电子密码锁设计实验报告
摘要：
密码锁又称电子锁，它的主要功能是：1）用数字方式输入开锁密码，输入密码正确时开 锁；2）如果密码有误或者输入时间过长，则发出报警信号。
目录：
第一章、系统结构与技术指标
1.1 系统功能结构·························································
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图 3-2 28C64 连接图 3.3 密码锁存和比较电路
由于 CP 信号对于按键稍有延迟，如将按键的译码与从 ROM 中取出的数据进行比较， 则会出错，所以在比较器之前加一级锁存器，在时钟 CP 的控制下，此时才能实现输入密码 与原有密码的对应位同时到达比较器。电路如下：
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图 3-3 密码比较
图 3-4 8 位密码比较结果处理 输入的 8 位数字与预设的密码相同时开锁，用绿灯亮，红灯灭表示。数据有误时或输入 的密码时间过长即报警，红灯亮。 3.5 时钟
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机械键盘在使用过程中会产生机械抖动，即会产生多个脉冲信号（有稍高频的毛刺）， 使输出的时钟不稳定，影响后级工作。可让 CP 触发输出，消除高频毛刺。由于密码通过机 械开关输入，频率很低（因本次实验提供的开关不大方便操作，一般按键频率不大于 1hz）， 则触发低频略高即可，取 5~10hz 即可。
3.6 整机电路图··························································· 12
3.7 元件清单····························································· 13
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第四章、电路测试
用 F555 做定时器，设计电路如下：
图 3-5 555 定时电路
555 定时器的频率表达式为：f=1.43/（(RA+2RB)*C）。 取 RB=3K，RA=2K，C=220u,测试得 f=7.1hz,能达到要求。 将 clock 接至 G16V8 的 1 脚，此时在每次键按下时都会产生一个脉冲，且消除了毛刺。 （ 注 ： GAL 的 一 个 函 数 表 达 式 中 或 项 不 能 超 过 7 个 ， 所 以 可 写 成 CP.D=D0#A0#A2#A4#A6#A8,这样既满足条件，又节省了 GAL 的管脚资源。） 消抖效果图如图 3-2-1 所示： CPIN 为含毛刺的输入信号（因抖动，产生一些不正常的高频信号） GAL 的时钟为 CLOCK，为 1~10hz CPIN.D 为消抖输出
时序如下图所示：
图 3-4-2 锁存时序图
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3.4 判决与结果显示电路 经过 7485，只能比较密码的 1 位，使用移存器就能将比较结果先储存，经过 8 个脉冲
周期后同时输出。为节约 GAL16V8 的 I/O 口，可使用一片 7485，先将 5 位比较结果处理， 剩下的三位接到 GAL，再比较。在密码全部输入后，要按下“确认”键，则 GAL 判断密码 是否正确。
2.1 密码设定····························································· 4
2.2 密码判断····························································· 5
2.3 密码录入和判断结果显示···············································
1片
GAL16V8
可编程逻辑器件
2片
F555
定时器
1片
74123
可重触发器
1片
表 1-1 器件单
门电路、电阻、电容以及发光二极管自定。
第二章、整体方案设计
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2.1 密码设定 用编程器在 ROM 中起始的 8 个单元写入原始密码：01,0A,0A,0A,01,08,03,04
2.2 密码判断 经过 7485，只能比较密码的 1 位，使用移存器就能将比较结果先储存，经过 8 个脉冲
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为保护电路，接入排阻(图中略)。
3.2 地址记录和存储电路 密码存储在 EEPROM 中，28C64 共有 8K*8 的存储容量。而本次密码锁需要的存储空
间仅需 8 位*4b。其实是一个巨大的浪费。28C64 有 13 根地址线（A0~A12）和 8 根数据线 （D0~D7），为操作方便，将 A3~A12、D4~D7 全部置零。则数据存储在前 8 个单元。地址 线与 74161 的输出相连。数据线从 GAL 的译码输出读出数据。
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从图中看出，在 D 触发输出后，毛刺被有效去除了。
3.6 整机电路图
图 3-5-1 消抖效果图
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3.7 元件清单 本设计除了老师建议的一些芯片，我还使用了少量其他数字芯片，完成了要求外的一些
指标，使用的芯片如下： 表 3-7 所用元件清单
型号
名称及功能
数量
74374
八 D 触发器
1
1.3 设计条件
1.3.1 电源条件：稳压电源提供+5V 电压。
1.3.2 可供选择的元器件如表 1-1 所示
型号
名称及功能
数量
74374
八 D 触发器
1片
ห้องสมุดไป่ตู้
7474
双 D 触发器
2片
28C64B
EEPROM 存贮器
1片
7485
4 位比较器
1片
74161
4 位二进制计数器
2片
74164
8 位移位寄存器
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2.4 系统工作原理框面····················································· 5
第三章、单元电路设计
3.1 按键录入和编码电路···················································
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3.2 地址记录和存储电路···················································
数据经 7485 等后，数据到达 74164 时，数据有一定的延时。假如 74164 的时钟=CP， 当第一的 CP 到来时，第一位的比较结果还没从 7485 出来，即第一位锁进的不是第一位的 比较结果。所以，锁存的时钟应比 CP 慢，可以定义 CP2=！CP，此时，CP2 比 CP 的上升 沿晚的时间就是手按键的时间。从而保证锁存 8 次后输出的就是 8 位的比较结果。
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1.2.3 密码可以通过键盘设定或修改。
1.2.4 输入的数字间隔时间小于或等于 15s。超过时限则报警，同时电子锁复位。
1.2.5 具有手动、自动复位功能。
1.2.6 在不采用 RAM 和 E 2 PROM 的情况下完成设计（可增加标准数字器件）。
1.2.7 不采用 E 2 PROM 时，设定修改密码的方法不限。
0
1
R
KEY12
1
1
1
1
电路由于键盘有 0~9，而 ROM 中数据以十进制存储，则要将案件进行 10 进制到 2 进 制的转换。使用可编程逻辑器件 GALl16V8,电路非常简单，连线少，比较实用。