电子密码锁优秀课程设计.doc

电 子 线 路 课 程 设 计

题 目: 电子密码锁设计

作 者 姓 名： 黄涛
学 号： 080336
学 院： 机械和电子工程学院
专 业： 电信
指导老师姓名： 王洪艳

11月27日

电子密码锁设计

一、 设计要求和意义
电子密码锁是一个经过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关闭合，完成开锁、闭锁任务电子产品。它种类很多，有简易电路产品，也有基于芯片性价比较高产品。现在应用较广电子密码锁是以芯片为关键，经过编程来实现。
目标：经过对课程设计掌握电子系统通常设计方法，掌握模拟IC器件应用，培养综合应用所学知识来指导实践能力，为接下来电子信息学习培养爱好。
要求：
（1）利用集成集成芯片和门电路等设计一个数字电子密码锁。
（2）设计一个数字电子锁,有其预先设定好密码，该密码能够修改。
（3）输入密码按确定键后，若密码正确则锁打开（此设计用发光二极管S表示锁，锁打开就是点亮发光二极管S）；若密码不正确则电路发出报警信号（用放光二级管J，报警就是点亮放光二级管J）。任意输入密码而不按确定键话电路不会有反应。

二、 方案设计
方案1：设计选择单片机作为本设计关键元件，利用单片灵巧活编程设计和丰富I/O端口，及其控制正确性，实现基础密码锁功效。在单片机外围电路外接输入键盘用于密码输入和部分功效控制，外接芯片用于密码存放，外接LCD显示器用于显示作用。当用户需要开锁时，先按键盘开锁键以后按键盘数字键0－9输入密码。密码输完后按下确定键，假如密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误重新输入密码，当三次密码错误则发出报警。除上述基础密码锁功效外，声光提醒等功效，依据实际情况还能够添加遥控功效。

方案2：设计选择多种集成芯片作为本设计关键元件，采取逻辑开关及译码器组成密码输入部分。D触发器和密码输入部分不一样接线方法可修改密码。555定时器组成单稳态触发器产生触发信号触发开锁或报警。

两种方案比较：方案1用51单片机实现，其优点是硬件电路简单，功效很多，拓展方便，编程设计灵活多样和I/O端口丰富，控制正确。不过单片机要求知识广泛，需要对硬件有很好认识和一定编程能力。再者，单片机加上外围设备费用要比单用集成芯片打。 方案2用多种集成芯片及门电路来设计，优点是电路了解轻松，设计比较顺畅，用已经有知识就能够设计。不过电路连线比较繁杂，需要部分逻辑器件，智能化大大降低，而且能拓展功效比较少。
自己设计制作数字电子密码锁，能够使用多种集成（译码器，555定时器，触发器），也能够采取单片机（如89C51）。因为老师要求不使用单片机来实现，且自己知识范围限制，而且为了深入掌握数字电子技术基础理论及试验调试技术，我在这次课程设计中采取集成芯片及门电路设计数字电子密码锁设计方法。
三、 硬件电路设计
1、 密码输入及验证电路工作原理 

表1、74LS138真值表
输入
输出
G1
~G2A+~G2B
C B A
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
0
X
X X X
1 1 1 1 1 1 1 1
X
1
X X X
1 1 1 1 1 1 1 1
1
0
0 0 0
0 1 1 1 1 1 1 1
1
0
0 0 1
1 0 1 1 1 1 1 1
1
0
0 1 0
1 1 0 1 1 1 1 1
1
0
0 1 1
1 1 1 0 1 1 1 1
1
0
1 0 0
1 1 1 1 0 1 1 1
1
0
1 0 1
1 1 1 1 1 0 1 1
1
0
1 1 0
1 1 1 1 1 1 0 1
1
0
1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 0

此模块关键是用输入键盘和74LS138实现，输入键盘为六个逻辑开关;74LS138为3线-8线译码器, 真值表图1所表示。
由表1可知每个输出端为0时全部有唯一输入码，所以能够把G1 ~G2A ~G2B C B A作为密码输入端，和输入键盘相连,共有26=64种输入情况。Y0—Y7只需要选择其中一端作为密码验证信号输出就行了。有8个选择，也就是修改密码时，只有8个不一样固定密码能够选。电路连接图图1所表示。

图1、密码输入
2、 密码修改及输出锁定
该模块是预先选择密码，即译码器8个输出端口分别连接到逻辑开关8个接口上面，这么就能够实现选择密码功效，不过密码只有固定8种。然后D触发器再把密码验证模块送来验证结果存住。在按下确定键时，单稳态触发器送过来上升沿使触发器做出反应。电路连接图2所表示。

图2
3、 计时模块

图3、计时模块
图3所表示，当按钮按下时C2储存电荷经过J7泄放，2脚TRI受低电平触发，555置位，3脚输出高电平(Tx≈1.1R1C2)。松开按钮后，定时即开始，此时电源经过电阻R1向C2充电，使C2两端电平不停升高，当升至2/3Vcc时，时基电路复位，定时结束，3脚输出低电平。
4、 数字电子密码锁总电路图

图4、电子密码锁总电路图
5、 元器件清单：

元件序号
参数
数量
备注
电阻R1，R2，R3
分别为1M，510*2
各一个
单位为标准单位
单刀双掷开关

6个

按键开关

9个

电容C1，C2
分别为47nf，1uf
各一个

电源
5v
一个

Led发光二极管
红，绿
各一个

晶体二极管
1BH62
一个

74ls138，175和00芯片，555定时器

各一个

四、 电路仿真
此次课程设计使用Multisim软件进行仿真，Multisim是一款著名电子设计自动化软件，和NI Ultiboard同属美国国家仪器企业电路设计软件套件。是入选伯克利加大SPICE项目中为数不多几款软件之一。Multisim在学术界和产业界被广泛地应用于电路教学、电路图设计和SPICE模拟。
当密码输入正确时，仿真结果图5所表示LED2亮，仿真结果正确。

图5
当密码输入错误时，仿真结果图6所表示LED1亮，仿真结果正确。

图6
五、 电路制作
1、电路PCB图图7所表示

图7、电路PCB图
2、电路实物图图8、9所表示

图8

图9
3、 测试结果(选择密码为138芯片Y6端，即密码为100110)

密码输入
显示结果
J1
J2
J3
J4
J5
J6
LED1
LED2
0
0
0
0
0
0
亮
灭
0
0
0
0
0
1
亮
灭
...

1
0
0
1
1
0
灭
亮
1
0
0
1
1
1
亮
灭
...

六、 总结
此次课程设计即使基础按要求完成，不过还是存在部分问题，比如密码只有8个，存在一定不足，不过在这次课程设计学习，让我学习到了很多东西。
刚开始时候，因为对理论知识学习不是很透彻，不知道从哪里开始入手。所以从伍时和老师《数字电子技术基础》和任希老师《电子技术（数字部分）》找相关内容，看了译码器，触发器,计时器等很多内容，从书上原型有了基础认识，以后看了谢自美老师《电子线路设计·试验·测试》后对定时器有了一定了解。经过网上查阅资料及参考李明喜老师发表《新型电子密码锁设计》后决定从本汇报设计方案入手。 画了电路图，算好了参数，我就开始仿真。开始仿真时,明明根据自己设计电路图来画,可是结果就是和理论不一样。我查了很久没有结果，于是和同学讨论，而且重新查了各个芯片引脚图，一对比才知道自己接线路有一点错误，比如清零端是接高电平还是低电平。经过一天仿真，我最终把电路成功地设计完善，得到结果和理论几乎一致。 经过这次课程设计，我对各个集成电路：定时器，触发器，译码器等有了愈加深刻了解，对课程设计有了了解，对自己制作电子设计有了浓厚爱好。不过愈加深刻是，我了解了“读万卷书，行万里路”这句话深刻含义。在以后专业学习中，我将会重视实践，将理论知识应用到实践中去，方便愈加好学习知识。
七、 参考文件
[1]《电子线路设计·试验·测试》 第三版，谢自美 主编，华中科技大学出版社
[2]《数字电子技术基础》伍时和 主编，清华大学出版社
[3]《电子技术（数字部分）》第五版，任希主编，北京邮电大学出版社
[4]《新型电子密码锁设计》李明喜 （起源于网络搜索）
[5]《数字电路逻辑设计》第二版，王硫银 主编，高等教育出版社
[6]《555时基电路原理、设计和应用》]叶桂娟 主编，电子工业出版社