数字密码锁实验报告.docx

数字密码锁实验报告.docx

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数字密码锁实验报告

1．设置三个正确的密码键，实现按密码顺序输入的电路。

密码键只有按顺序输入后才能输出密码正确信号。

2．设置若干个伪键，任何伪键按下后，密码锁都无法打开。

3．每次只能接受四个按键信号，且第四个键只能是“确认”键，其他无效。

4．能显示已输入键的个数（例如显示*号）。

5．第一次密码输错后，可以输入第二次。

但若连续三次输入错码，密码锁将被锁住，必须系统操作员解除（复位）。

二、设计方案

1.方案原理图：

2.基本原理：

输入按键，当密码键按正确循序按下，密码信号输入D触发器构成的移位寄存器，输入正确时信号从Q1移到Q3，Q3为“1”时输出密码正确信号，亮绿灯显示正确，否则信号传递失败，灯不亮。

按键同时用74164记录按键个数，无论密码键还是伪键，每次按键都产生一个脉冲，输出一个按键信号使一盏灯亮。

当最后位按键（第四位）不是“确认键”时，亮起红灯提示，重新按键。

扩展部分：

当连续三次输入错码，74164计数电路输出错误信号，亮起红灯报警，同时使用与门控制使密码锁被锁住，此时必须系统操作员解除（复位）。

3.设计方案比较：

按键个数计数电路我们考虑了两个方案。

一是：

74164记录按键个数，二是由D触发器构成移位寄存器计数。

D触发器计数需使用更多元件，且增加电路复杂程度，使安全性稳定性大大降低，故我们最终选择了74164移位寄存器记录按键个数。

三、单元电路设计计算

1、本电路主要包含四部分，分别是密码电路、按键个数计数电路、错误输入计数电路和防抖电路。

2、密码电路（硬件固化密码）

1）工作原理

当密码键按正确顺序按下，密码正确信号从Q1移到Q3，Q3为‘1’时表示密码正确输入。

2）

D触发器7474N工作原理

真值表：

时序图：

3）电路图

本部分由4个D触发器和6个开关构成。

其中前三个D触发器分别代表密码的三位，第四个D触发器是确认键。

六个开关中前三个是密码【1】、【2】、【3】，第四个是确认键【space】，第五和第六个是伪码键【4】、【5】。

只有按顺序输入【1】、【2】、【3】、【space】时才有高电平信号从第四个D触发器输出，说明密码正确，如果密码错误或者没有输入确认键将无法开锁，第四个D触发器输出信号为低电平。

下图为密码部分电路：

电路分析:

3、按键个数计数电路（集成的移位寄存器）

1）工作原理

无论是密码键还是伪键，每次按键都要产生一个脉冲。

2）74ls164并出移位寄存器工作原理

真值表：

时序图：

复位清“0”复位清“0”

3）电路图

芯片74LS164，其功能是8位移位寄存器，8端口为时钟脉冲控制端，9端口为清零端口，3、4、5、6、10、11、12、13端口为输出端。

当A、B为高电平时，8端输入一个脉冲信号，使QA口输出高电平，每输入一个时钟脉冲信号，移位一次。

8端口的时钟脉冲信号3个密码键和两个伪码键的按钮发出的，每输入一个密码或伪码键，都会产生一个时钟信号送入74LS164的时钟脉冲端。

从而使与3、4、5口相连的LED信号灯依次点亮，最后按下确认键。

连续输入四个密码而不按下确认键，QD口输出高电平，报警灯亮。

每按一次确认键，8端口接受一个脉冲，当连续输入错误三次，5口变为高电平，报警灯也会亮起。

下面为计数电路部分：

4、错误输入计数电路

输入到74164移位寄存器组成的计数电路中，每来一个脉冲，就后移一次，5端口接报警信号。

复位键接入异步清零端清零，当按下复位键C，图中两个开关均为报警灯清零键，若输入3个以上按键并不按确认键则用左侧A开关清零，若输入错误三次则需要由内部人员用右侧C开关对左侧红色报警灯进行清零。

5、防抖电路：

通常我们使用的按键是每个键都是一个常开开关电路。

计数器计数速度非常快,按键、触点等接触时易多次接通和断开的现象。

我们感觉不到，但计数器却都记录了下来。

如我们只按了一下1，计数器却记录了3次。

面对这个问题，我们设计了防抖电路，如下。

选择合适的电阻R和电容C,并联电容，利用电容C的放电延时，保证电容C两端的充电电压不会超过非门的开启电压。

再经过施密特反相器整形之后就得到了没有毛刺的脉冲，实现平波输入。

四、仿真及结果：

输入过程：

每按一个键无论正确密码还是伪键，左上角就亮起一个黄色小灯计数。

各按键结果情况

1.按序输入正确密码及确认键，结果右上角绿灯亮起，显示解锁成功。

2.输入4位密码无确认键，结果左上角红色小灯亮起，提示输入错误。

可输入者自行清除，重新输入。

3.前两次输入3位错误密码及确认键，结果右上角绿灯不亮，显示解锁失败。

4.三次输入3位错误密码及确认键，结果左上角红灯亮起，显示解锁失败，且密码锁被锁死，无法再次输入。

需要系统操作员解除（复位）

仿真结果显示实现了各主要指标及要求。

备注：

仿真时由于multisim提供的是理想环境，故防抖电路未画入其中。

五、完整电路图

六、元器件清单表

D触发器：

芯片7474一片；移位寄存器：

芯片74164一片；施密特反相器：

芯片7414一片；或门芯片7432一片；非门:

芯片7404一片；与门7：

芯片7408一片；若干个电阻、电容及按键。

十、参考文献

[1] 李晓辉.数字电路与逻辑设计.北京:

国防工业出版社,2012

[2] 吴敏 张晨彧 戴雷.电工电子实验与仿真.安徽:

安徽人民出版社,2007

[3] 康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）.北京:

高等教育出版社,2013 

[4] 张庆双.实用电子电路200例[M].北京:

机械工业出版社,2003

[5]

[6]admin.