数字电路课程设计报告数字密码锁Word文档下载推荐.docx
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进一步掌握数字电子技术的基本理论及实验调试技术，为接下来学习更多的专业知识奠定扎实的基础。
数字密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。
它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。
现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。
其性能和安全性已大大超过了机械锁。
其特点如下：
（1）保密性好，编码量多。
随机开锁成功率几乎为零。
（2）密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗。
（3）误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。
（4）无活动零件，不会磨损，寿命长。
（5）使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。
2.课程设计题目描述和要求
（1）设计一个数字密码锁,有其预先设定好的密码，该密码可以修改。
（2）输入密码按确定键后，若密码正确则锁打开；
若密码不正确则电路发出报警信号。
（3）任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。
（4）打开的持续时间为Tx，警报持续时间也为Tx，即按下确定键到松开后10秒，按住确定键不放的话一直打开或者报警。
3.课程设计报告内容
3.1设计思路
设计选用各种集成芯片作为本设计的核心元件，采用逻辑开关及译码器组成密码输入部分。
D触发器与密码输入部分不同的接线方式可修改密码。
555定时器构成单稳态触发器产生触发信号触发开锁或者报警。
图3.1数字电子密码锁的设计原理框图
3.2设计过程
3.2.1密码输入及验证电路的工作原理
此模块主要是用输入键盘和74LS138实现，输入键盘为六个逻辑开关;
74LS138为3线-8线译码器,它的真值表如表3.2.1
表3.2.174LS138真值表
输入
输出
G1
G2A+G2B
CBA
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
X
XXX
11111111
1
000
01111111
001
10111111
010
11011111
011
11101111
100
11110111
101
11111011
110
11111101
111
11111110
由表3.2.1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把G1~G2A~G2BCBA作为密码输入端，与输入键盘相连,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个不同的固定密码可以选。
电路连接图如图3.2.2。
密码和密码选择端对应表如表3.2.3
图3.2.2密码输入
表3.2.3密码和密码选择端对应表
密码设定端的连接
密码
Y0
100000
Y1
100001
Y2
100010
Y3
100011
Y4
100100
Y5
100101
Y6
100110
Y7
100111
3.2.2密码修改及输出锁定
此模块用的是九逻辑开关，D触发器74LS175。
其电路连接如图3.2.4。
图3.2.4密码修改及输出锁定电路
该模块是预先选择密码，即译码器的8个输出端口分别连接到逻辑开关8个接口上面，这样就可以实现选择密码的功能，但是密码只有固定的8种。
然后D触发器再把密码验证模块送来的验证结果存住。
在按下确定键时，单稳态触发器送过来的上升沿使触发器做出反应。
3.2.3计时模块
此模块选用555电路单稳态的一种变形。
如图3.2.5，555定时器组成的单稳态触发器。
图3.2.5555定时器组成的单稳态触发器
当按钮按下时C2储存的电荷通过S10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，此时电源通过电阻R1向C2充电，使C2两端电平不断升高，当升至2/3Vcc时，时基电路复位，定时结束，3脚输出低电平。
3.2.4逻辑组合模块
此模块的两个输入端是接锁定模块的输出端A和计时模块的输出端B。
两个输出端分别接开锁指示灯S和报警指示灯J。
它们的真值表如表3.2.6逻辑组合模块的真值表。
表3.2.6逻辑组合模块的真值表
AB
SJ
00
11
01
10
选用74LS00.实现该模块的逻辑功能A的非直接用74LS175的3引脚输出。
其连接图如图3.2.7开锁指示灯S和报警指示灯J逻辑电路图。
图3.2.7开锁指示灯S和报警指示灯J逻辑电路图
3.3电路参数的选择及计算
电路所用的集成芯片有3线-8线译码器（74LS138），同步D触发器（74LS175），555计时器（LM555CM），2输入与非门（74LS00）。
下面各图为其引脚图。
图3.3.174LS138引脚图
图3.3.274LS175引脚图
图3.3.3LM555CM引脚图
4.电路软件仿真
4.1开锁的仿真
预先将译码器的Y0接口和D触发器的D接口连接，即选择密码为000000。
输入密码000000后，按下确认键，便可以看到绿色LED亮了，即电路为开锁状态，这与理论分析一致。
若一直按着确认键不放，则绿色LED一直亮，松开确认键后，绿灯熄灭。
这也就证明的，开锁部分仿真成功。
如图4.1开锁仿真。
图4.1开锁仿真
4.2报警的仿真
输入密码100000后，按一下确认键，便可以看到红色LED亮了，同时蜂鸣器响，即电路为报警状态，这与理论分析一致。
若一直按着确认键不放，则红色LED一直亮，松开确认键后，红灯熄灭，蜂鸣器也停止。
这也就证明的，报警部分仿真成功。
如图4.2报警仿真。
图4.2报警仿真
5.电路的安装与调试
5.1焊接电路
（1）先规划元件布局，固定器件；
（2）分别把各电阻和电容按照电路图插入板，在背面大致确定线路的走向；
（3）芯片不可直接焊接，以免在损坏时给更换增加麻烦；
（4）为每个芯片焊接对应的插槽；
（5）准备好吸焊器；
（6）走线时，尽量避免导线交叉；
（7）在连接芯片时，记得接电源，引脚不要接错；
（8）安装电压源接口及接地端接口；
（9）焊接，注意安全，防止烫伤。
实物如下拍照图
正面
反面
5.2总电路的调试
（1）把各部分的电路接好，进行整体测试、观察
（2）针对各阶段出现的问题，逐各排查校验，使其满足实验要求，即能够正常的开锁或者报警。
（3）接上电源后,输入密码,测试,结果与理论分析一致,本次设计是成功的。
5.3调试中遇到的问题及分析与总结
本设计其电路可以分为5部分：
密码输入部分，密码修改部分，密码输出锁定部分，定时器触发部分和开锁/报警逻辑部分。
焊接时应该分部分焊接，以便保持思路清晰，焊接顺利，并且可以逐步调试正确性。
在调试过程中，密码输错，最开始报警电路只有蜂鸣器响，红色LED不亮，万用表显示它两端没有电压，然后就更换了与之串联的电阻，之后依旧不亮，于是考虑到是不是驱动电压不够，将电阻短接后，红色LED便亮了。
而与之并联的绿色LED接的是500欧的电阻，它可以正常点亮。
加在他们两端的电压是一样大小的，但为何红色LED就是不亮，且实际检测中，电压也要比绿色LED两端的电压要低。
6.总结
刚开始的时候，由于对理论知识的学习不是很透彻，不知道从哪里开始入手。
参考康华光老师的《电子技术基础（数字部分）》的内容，看了译码器，触发器,计时器等很多内容，从书上的原型有了基本的认识。
经过网上查阅有关数字密码锁参考资料后决定从本报告的设计方案入手。
初步设计了电路图，计算好了元件参数后，我就开始仿真。
开始仿真时,明明按照自己设计的电路图来画,可是结果就是与理论的不一样。
我查了很久没有结果，于是和同学讨论，并且重新查了各个芯片的引脚图，一对比才知道自己接的线路有一点错误，比如清零端是接高电平还是低电平。
经过一天的仿真，我最终把电路成功地设计完善，得到的结果与理论几乎一致。
经过这次课程设计，我对各个集成电路：
定时器，触发器，译码器等有了更加深刻的理解，对课程设计有了了解，对自己制作电子设计有了浓厚的兴趣。
但是更加深刻的是，我理解了“读万卷书，行万里路”这句话的深刻含义。
在以后的专业学习中，我将会注重实践，将理论知识应用到实践中去，以便更好的学习知识。
7.指导教师意见
参考书目
［1］康华光，《电子技术基础（数字部分）》第五版，高等教育出版社
［2］王硫银，《数字电路逻辑设计》第二版，高等教育
[3]谢自美，《电子线路设计·
实验·
测试》第三版，华中科技大学出版社
附录
元件清单
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