1、电子技术基础课程设计说明书题目：电子密码锁的设计摘 要本文要求用电子器件设计制作一个电子密码锁的控制电路，使之输入正确的代码时，锁自动打开；当输入密码不正确时，电路自动报警并复位，并且利用了一些附加电路保证了电路的正常工作，使电路拥有了极高的安全系数。本文首先对电子密码锁的基础知识进行了详细说明，然后详细分析了电子密码锁的工作原理，各组成部分的作用。关键词： 电子密码锁 D 触发器 Multisim 10 AbstractThis requirement is designed to use electronic devices of an electronic lock control ci
2、rcuit to make it enter the correct code, the lock opens automatically; when the input password is incorrect when the automatic alarm, and reset the circuit, and the use of some additional circuitry to ensure the circuit normal work, so that the circuit has a very high safety factor. In this paper, t
3、he electronic lock of the basic knowledge of a detailed explanation, and then a detailed analysis of the electronic code lock works, the role of the various components. Keywords: Electronic Code Lock, D flip-flop Multisim 10目 录一 设计任务 - 1 -1.1 设计目的和意义 - 1 -1.1.1 目的 .- 1 -1.1.2 意义 .- 1 -1.2 初始参数和要求 -
4、2 -1.2.1 初始参数 - 2 -1.2.2 要求 - 2 -二 系统设计 - 3 -2.1 系统工作原理 - 3 -2.1.1 . 电路结构框图 - 3 -2.1.2 . 电路工作原理- 3 -2.1.3 . 电路原理图 - 4 -2.2 器件选择 .- 4 -2.3 电路设计 - 7 -2.3.1. 密码电路的设计.- 7 -2.3.2. 置零电路及报警电路设计. - 8 -2.3.3. 延时电路设计 .- 8 -2.4 电路仿真测试 .- 8 -三 总结 - 9 -3.1 结论 - 9 -3.2 优点与不足 - 9 -3.3 心得与体会 .- 9 -参考文献 - 10 -感谢 - 1
5、0 -电子密码锁设计- 1 -一 设计任务1.1 设计目的和意义1.1.1 目的设计一种用开关控制 D 触发器的翻转，达到密码开锁的电子密码锁的数字逻辑电路。并且利用一些附加电路保证电路的正常工作，使电路拥有更高的安全系数。 1.1.2 意义电子密码锁是二十一世纪制锁业的一次革命，是第三代计算机放到报警系统的核心部分，用于识别用户身份的合法性。密码锁的特点是不用钥匙、无锁孔、机械传动、不易损坏、不磨损、不易被破译、可多次更换密码、换号不换锁、一把锁多个密码，具有防拨、防砸、防撬、防堵等功能。安装门锁时不破坏原门的结构，避免用钥匙开启旋芯式锁具的一切烦恼（如丢、落、拆、堵门被反锁等） 。电子密码
6、锁是利用数字密码来开启的锁具，其重复概率仅为十万分之一，有着很高的安全性；而旋芯式锁具使用不够安全。通过对社会各阶层千余人的调查，百分之百的人对目前身上挂着的串串钥匙无可奈何。但现在又没有一种锁具可摆脱钥匙的束缚。都愿意一身轻松没有任何顾虑的出入家门，都愿意用上一种既安全方便又不用钥匙的锁具。因此，密码锁的市场发展前景极为广阔。在调查的千余人中有 60%的人有丢失钥匙的经历，25%的人有把钥匙反锁在室内的，75% 的人居室在三层以上的，36%的人把钥匙忘在工厂的，有 8%的人是利用邻居的阳台、窗户跳跃进入自己家来打开被反锁的房门，90%的人或听或看新闻得知有因无法打开房门，而冒险跃窗发生事故非
7、死既伤，给家庭造成麻烦。精神和肉体的损伤是无法挽回的，为了解决上述各种数据给人们带来的各种烦恼，所以必须用一种新的产品来取代旧式产品，使人们在无忧无虑的环境中生活。所以随着人们生活水平的提高，电子密码锁收到了广大用户的亲昵，被广泛用于家庭、工作场所、超市等许多场所，具有很强的开发研究价值。这次课程设计我选择了电子密码锁的设计。 电子密码锁设计- 2 -1.2 初始参数和要求 1.2.1 初始参数（1）D1 触发器：D1=1，Q1=0 ，Q1=1；（2）D2 触发器：D2=0，Q2=0 ，Q2=1；（3）D3 触发器：D3=0，Q3=0 ，Q3=1；（4）D4 触发器：D4=0，Q4=0 ，Q4
8、=1；（5）J0 闭合；（6）VCC=+5V， 1.2.2 要求（1）编码电子锁的按钮分别为 0、1、2、3、9 十个按键。（2）发光二极管作为输出指示灯，灯亮代表锁开，反之锁关。（3）若按开锁编码规定数的先后顺序按动按钮后,发光二极管变亮表示锁开。（4）具有防盗报警功能，密码顺序不对或密码有误时系统自动复位，指示灯发出报警信号。电子密码锁设计- 3 -二 系统设计2.1 系统工作原理2.1.1 . 电路结构框图图 1.1 电子密码锁电路框图2.1.2 . 电路工作原理本文设计的电子密码锁电路由密码输入电路、解锁电路、复位电路、延时电路和报警电路组成。 用密码控制 D 触发器的翻转来达到开锁的
9、目的。本电路设置了 9 个用户输入键，其中只有四位的密码按键有效，其他为干扰按键。系统初始设置的密码为 1469 ，J1,J4,J6,J9 为这四个按键的按钮，平时四个 D 触发器的 CP 端悬空相当于 0 状态，触发器保持原状态不变。当用户按正确的顺序输入 1469 时，开锁电路工作开锁，LED1 亮表示锁被打开，同时信号经过延时电路延时后送给清零端进行复位清零动作，返回初始状态。当用户输入错误密码时，报警电路工作，LED2 亮表示报警，同时系统清零，返回初始状态。电子密码锁设计- 4 -2.1.3 . 电路原理图图 1.2 电子密码锁电路原理图2.2 器件选择（1）. 74LS00D 74
10、LS00D 是四 2 输入的与非门，它的集成块内含有四个相互独立的与非门，每个与非门有两个输入端 A、B，一个输出端 Y。电子密码锁设计- 5 -图 1.3 74LS00 四 2 输入与非门的引脚图其中引出端符号 1A4A，1B4B 输入端，1Y 4Y 输出端。（2）. 74LS04D 74LS04D 为六组反相器。图 1.4 74LS04 六组反相器引脚图引出端符号 1A-6A 是输入端，1Y-6Y 是输出端。（3）. 74LS08D74LS08D 为四组 2 输入端与门（正逻辑） 。图 1.5 74LS08 四组 2 输入端与门引脚图引出端符号 1A-4A、1B-4B 是输入端，1Y-6Y
11、 是输出端。（4）. 74LS10D 74LS10D 为四组 3 输入端与非门（正逻辑） 。电子密码锁设计- 6 -图 1.6 74LS10 四组 3 输入端与非门的引脚图引出端符号 1A-4A、1B-4B、1C-4C 是输入端，1Y-4Y 是输出端。（5）. 74LS15D 74LS15D 为三组 3 输入端与门（正逻辑） 。图 1.7 74LS15 三组 3 输入端与门的引脚图 引出端符号 1A-3A、1B-3B、1C-3C 是输入端，1Y-3Y 是输出端。（6）. 74LS74D 74LS74D 是一个边沿 D 触发器件，器件中包含两个相同的、相互独立的边沿触发 D 触发器电路模块。电子
12、密码锁设计- 7 -图 1.8 74LS74 双 D 触发器的引脚图D 为触发信号，CLK 为时钟信号，CLR 为复位信号，PR 为控制端，Q 为同相输出，Q 为反相输出。2.3 电路设计以 74LS74D 双 D 触发器为核心，再附加一些电路就可以实现上述功能。其中 D 触发器输入端持续输入高电平，脉冲由开关的闭合来控制。用户输入正确密码时，开锁电路开锁并复位清零；当用户输入错误信号时，报警电路工作，报警并复位清零。2.3.1. 四位密码电路的设计Q1 端持续输入高电平。J11 接向 J1 端，则初始密码为 1469。1 当按下 J1 开关时，CP1 为高电平，当松开 J1 后，CP1 恢复
13、为低电平，CP1 获得下降沿，此时，Q1=D1=1，D2=Q1=1。2 当再按下 J4 时，CP2 为高电平，松开 J2 后，CP2 恢复为低电平，CP2获得下降沿，此时 ，Q2=D2=1，D3=Q2=1。3 按下 J6 时，CP3 为高电平，松开 J3 后，CP3 恢复为低电平，CP3 获得下降沿，此时，Q3=D3=1，D4=Q3=1。4 但用户按下 J9 时，CP4 为高电平，松开 J4 后，CP4 恢复为低电平，CP4获得下降沿，此时，Q4=D4=1，此时开锁电路开锁，且电路中的四个 D 触发器将自动置零，恢复初始状态。此电路中用 LED1 亮表示开锁机构开锁。当 J11 接向 J3 端
14、时，密码为 3469。原理同上。电子密码锁设计- 8 -2.3.2. 置零电路及报警电路设计置零报警电路实现的功能是为了防止他人恶意开锁。当用户按下 J0 按钮时，电路中四个 D 触发器即同时置零；还有，当用户按下无效按钮 J2、J3、J5、J7、J8 和 J10 时，电路将自动置零且将出发报警电路。此处，LED2 亮表示报警电路工作。2.3.3. 延时电路设计由 R1 和 C1 组成的延时电路，当开锁时，锁被打开，此时 Q4=1、Q4=0，经过 R1、C1 延时后使 N1-N4 的四个触发器清零，结束了开锁状态。 2.4 电路仿真测试为了检验设计的效果，我们要对本文中的电子密码锁电路进行仿真
15、测试。 Multisim 10 是一款优秀的 EWB 设计软件，它拥有标准的实际元件库，射频库和品种齐全的虚拟仪器库，更有直流工作点分析等分析方法。所以在我们选择了用 Multisim 10 来仿真电路的运行过程。在 Multisim 10 中，芯片引脚的悬空被认为接入低电平。所以在 D 触发器的置位端必须经过限流电阻接入一个 5V 电源才能工作，负责无法开锁。为了让电路运行是状态看起来更清晰我在各个支路的关键点加入了指示灯。所以，在电路运行过程可以清楚的看见，X1、X7、X9 持续亮，当 J1 按下后，X2 变亮，则 Q1 输出 1；在按下 J4 后 X3 变亮，此时 Q2 输出 1；接着按
16、下J6 后，X4 变亮，则 Q3 输出 1；最后按下 J9 后，X5 变亮 Q4 输出 1，此时 LED1变亮，表示开锁电路开锁。经过延时电路 X6 亮，X7 灭，接着 X8 亮，X1 灭表示D 触发器清零。当按下错误密码 J2、J5、J7、J8、J10 其中一个时，LED2 亮报警，X1 灭表示 D 触发器清零。当将 J11 接向 J3 时，可更改密码为 3469，原理同上。 电子密码锁设计- 9 -三 总结3.1 结论本文设计的是电子密码锁的逻辑电路，总体上来说还是比较成功的。在该电路中用户可以通过开关的闭合来输入密码，当用户按顺序输入正确的密码时，开锁电路开锁，同时经过延时电路系统自动返
17、回初始电路；当用户输入错误的密码时，系统自动复位清零，报警电路报警；也可修改密码。实现了本题的要求，而且运行稳定，结构简单易懂，造价低廉。但是，由于能力和时间等原因，本文的设计还有很多缺憾，比如说只能修改一位密码。 3.2 优点与不足 本文中的设计使用的是 74LS74 双 D 触发器，电路运行稳定，开锁方便，原理简单，造价成本低廉，用户每次都应该认真输入密码，一旦输入错误就会报警，这也增强了防盗系数。但是由于时间的原因，在这个设计中密码修改电路只能修改一位密码，这是最大的不足，也是我在这次实习中最大的遗憾。这个电路还需要进一步的改进，希望老师能给我多提宝贵意见。3.3 心得与体会在这次课程设
18、计中，我选择了电子密码锁。以上就是我设计的电子密码锁的逻辑电路，经过了多次的修改和设计我终于完成了这个题目。当电路仿真成功的那一刻，有成功的喜悦，有付出后收获的欣慰，也有些许遗憾。通过两周的数电课程设计，我学到的很多东西，收获很大。首先，通过这次课程设计，我将这两年学过的电路基础、模电和数电内容运用到了实践应用中，这是对课堂上学到知识巩固，是理论和实践结合，加深了对课本知识的理解。其次，为了完成这个题目，我查阅了很多资料，这其实就是一种研究学习的方法。同时，我通过在图书馆和网络等，也了解到了专业领域里的前沿知识，拓宽了我的视野，增长了知识。还有，在设计题目时会遇到过很多问题，通过查阅资料、和同
19、学交流和自己认真的思考，这些问题都被一一解决了，这不仅锻炼了我解决问题的能力，也增强了跟同学之间的交流，培养了团队合作精神。电子密码锁设计- 10 -而且在这次课程设计中，我运用了 Multisim 等电子电路设计软件，熟悉了仿真软件的操作，提高了我的综合能力，为以后工作学习研究打下了很好的基础。参考文献【1】 阎石数字电子技术（第五版）： 高等教育出版社，2009【2】 王孝俭、邓胜全数字电子技术实验指导书： 西北农林科技大学，2007【3】 唐亚楠数字电子技术同步辅导： 中国矿业大学出版社，2009【4】 邱关源电路（第五版）：高等教育出版社，2008【5】 华成英、童诗白模拟电子技术基础M第四版：高等教育出版社， 2006感谢在这次课程设计中，我得到了老师和同学们的很多帮助，在这里我要向你们表示感谢。谢谢老师和同学们！感谢你们！
