电子密码锁的电路设计.docx
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电子密码锁的电路设计
数字电子技术课程设计
题目:
电子密码锁的电路设计
姓名:
专业:
班级:
学号:
指导教师:
2013年6月13日
安徽科技学院理学院
一、课程设计题目(与实习目的)
(一)题目:
电子密码锁电路
(二)实习目的:
1:
进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2:
熟悉集中常用数字芯片的功能和应用,并掌握其工作原理,进一步学会使用其电路设计。
3:
了解数字系统设计的基本思想和方法,学会科学分析和解决问题。
4:
培养认真谨慎的工作作风和实事求是的工作态度。
5:
数字课程实验室大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会,增强动手实践的能力。
6:
利用小规模电路设计一个简易的电子密码锁控制电路。
7:
设计一个电子密码锁控制电路,当输入正确时,会输出开锁信号以推动执行机构工作。
用灯X2亮表示开锁。
8:
学习使用Multisim10.0软件进行数字电路设计。
二、任务和要求
方案:
由下而上设计整个总统,首先构成功能单元电路在再由此组装。
此方案设计思路明确,所用知识简单。
易于调试安装接线,但使用器件较多,系统不是很稳定,用处明显不足。
但相对于初学者而言,选择此方案比较实际,易于实现。
(1)电子密码锁设计要求
1:
设计一个密码锁的控制电路,当输入正确代码时,输出开锁信号以推动执行机构工作,用红灯亮,绿灯熄灭表示关锁;用绿灯亮,红灯熄灭表示开锁饿
2:
在锁的控制电路中设计一个可以修改的4位,当开锁按钮开关(可设置成6位至8位,其中有效位4位,其余位为虚位)的输入代码等于存储代码时,开锁。
3:
从第一个按钮出动后的10秒内若未将锁打开,则电路自动复位并进入自锁状态,使之无法再打开,并由扬声器发出持续20秒的报警信号。
(2)电路课程设计的总体要求
1:
设计电路实现题目要求:
2:
电路在相当的情况下设计越简单越好;
3:
注意布线,要直角连接,选最短路径,不要相互交叉;
4:
注意用电安全,不要加太高电压,以免烧坏芯片和面包板。
三、总体方案的选择
(1)总体方案的设计
针对题目设计要求,经过分析与思考,我拟定了以下四种方案:
方案一:
用TTL与CMOS芯片设计,由下而上设计整个总统,首先构成功能单元电路在再由此组装。
此方案设计思路明确,所用知识简单。
易于调试安装接线,但使用器件较多,系统不是很稳定,用处明显不足。
但相对于初学者而言,选择此方案比较实际,易于实现。
方案二:
用TTL与CMOS芯片设计,由下而上设计整个系统,首先确定系统的逻辑功能,将系统分为控制器和逻辑器,再用ASM确定控制器算法。
由此方案系统集成度较高且稳定,但控制器实现算法较难设计,且接线烦乱(需用总线),鉴于设计可实现问题。
方案三:
用可编程逻辑器件ispLSI1061实现设计,由下而上设计整个系统,将逻辑电路输入可编程开发系统,编译成JEDEC文件实现系统电路。
但是,基于初学者可编程逻辑器件知识欠缺,对系统软件平台和硬件的不熟悉,所以该设计方案有明显的难度。
方案四:
用单片机设计,用Keil编写一个C程序,将其拷进单片机系统,从而实现密码锁功能。
此方案只需在程序上花点功夫,易于实现,但对于单片机未免大材小用,不适合大规模设计。
(3)总体方案的选择
方案一与其他方案最大的不同就在,方案一是基于基本要求而设计的。
四种方案的基本思路相同,将整个设计电路的功能模块化,设计思想比较简单。
元件种类使用的简单而且少,且都较熟悉易于组装电路。
这么设计的出发点是,电路设计模块化,易于检查电路,对后面的电路组装和电路调试都很方便。
为了短时间内完成设计和高效率,我选择了方案一。
四单元电路的设计
设计所使用的元件及工具:
74LS160D(十进制计数器)-------------------------------------------2个
7408N(与门)------------------------------------------------------4个
74LS74D(计数器)--------------------------------------------------1个
Switch(输入开关)------------------------------------------------11个
74LS85D(D触发器)-----------------------------------------------1个
74LS74D(D触发器)------------------------------------------------2个
XFG1(函数信号发生器)---------------------------------------------1个
74LS04D(非门)-------------------------------------------------1个
7432N(或门)------------------------------------------------------1个
PROBE_DIG_GREEN(绿灯)--------------------------------------------1个
PROBE_DIG_RED(红灯)--------------------------------------------1个
PROBE_DIG_YELLOW(黄灯)-----------------------------------------1个
五电子密码锁电路设计的内容及原理
1:
数字密码锁控制电路的设计,可以理解为你是数字信号的处理和控制,即信号的输入,存储,对比,分析,检测,反馈,输出。
电子密码锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码。
当开锁按钮开关的输入代码等于储存代码时,发出开锁信号(用灯X3亮表示报警)。
电子密码共分为两个输入区:
密码输入区和密码修改区。
密码输入区有4个密码按键。
如果输入密码的时间超过10秒,电路将锁定键盘并报警,防止他人非法操作。
密码修改区,有4个按键作为更改键,可通过字母Z,X,C,V来控制。
根据功能要求,绘制出如图所示的原理框图。
在键盘输入限时电路中,红灯亮表示关锁。
在报警电路中,10秒内没有解锁,电路进入自锁状态。
2:
根据此要求,绘制出如下的原理框图。
XFG1函数信号发生器
六电路仿真的原理图
电路剖析:
此电路可以分为三个功能单元电路
1)密码检测与修改电路
开始时可以在电路中的key=8,key=7,key=6,key=5键设置起始开锁密码,或者在键盘上按数字8,7,6,5也可以实现。
在key=Z,key=X,key=C,key=V键进行输入密码并与储存密码比较,或者在键盘上按Z,X,C,V也可以。
只有当输入密码与设置密码相同时,锁才打开,此时X2绿灯亮,如下图a所示。
若有一个密码不同,则X3红灯亮,。
如果想换密码也很容易,只要将电路中的密码修改区中的几个开关变换一下就可以了。
图a密码检测与修改电路电路
图b密码检测与修改电路电路
2)键盘输入限时电路
如果输入密码的时间超过10秒(一般而言用户不会超过10秒),电路将锁定键盘并报警,防止他人非法操作。
由于LM555CM定时器暂时还没有学其原理,所以用XFG1,即脉冲信号发生器来计数,其频率改为20HZ即可。
原理图如下图c所示。
图c键盘限时输入电路
3)锁定于解锁电路电路
在输入密码与设置密码不同时,电子密码锁关锁,红灯亮。
超过10秒后,开始报警,即黄灯亮(此图的蓝灯即为黄灯),此时电路进入自锁状态,在20秒内,无论你输入了正确的密码还是错误的密码,都会发出警报声。
其电路原理图如下图d所示。
图d锁定于解锁电路
电子密码锁总原理图
图e电子密码锁总原理电路
九结论与心得
1:
通过对文献资料的参照查找与对比,以及对仿真软件Multisim的学习,不仅制作出了数字密码锁电路的全过程设计,调试,而且初步学会了如何设计数字系统。
并且对电子密码锁的原理也懂了很多。
在查找文献资料中不仅能学到许多东西,而且学会可许多解决问题的方法;而对Multisim的学习,则更加提高了自己时间操纵的能力。
2:
对课程设计说明书的撰写,进一步加强了各方面能力的锻炼,分析能力进一步加强。
在书写课程设计时,不仅要进行单元块的调试,而且需要一步一步进行组装,最后调试。
在进行逻辑分析时,还要对其进行不对思考改进,强化了独立解决问题的能力。
3:
在设计过程中,不断寻求解决方案与方法,独立进行学习与查找方案。
另外,MicrosoftOfficeWord得到熟练应用。
4:
本来数字电子技术这门课学的不是很透彻,现在感觉学到了好多自己以前没有学会的知识,对数字电子知识有了更深一层的体会和了解。
5:
在课程设计过程中,遇到了很多困难,比如说刚开始对原理一点都不懂,很是苦恼,但是后来经过自己的刻苦努力钻研,终于搞懂了原理,这个时候感觉自己很伟大。
总之,这次电子密码锁的设计课题,让我学会了很多东西,虽然为这次设计我付出了很多,但是学到了全面的理论综合和实际应用,受益匪浅,酸辣苦甜应有尽有。
我觉得很值得,至少为以后的工作精要也会打下小小的基础。
最后要感谢任课老师给予我们的指导,使得我们少走一点弯路,高效的完成了课程设计,真心的感谢老师。