数字电路课程设计之数字密码锁电路设计.docx
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数字电路课程设计之数字密码锁电路设计
课程设计任务书
学生姓名：
张浩然专业班级：
通信1105班
指导教师：
李政颖工作单位：
信息工程学院
题目:
数字式电子锁的设计与实现
初始条件：
图1数字式电子锁原理框图
本设计既可以使用集成电路和必要的元器件等，也可以使用单片机系统构建数字密码电子锁。
自行设计所需工作电源。
电路组成原理框图如图1，数字密码锁的实际锁体一般由电磁线圈、锁栓、弹簧和锁柜构成。
当线圈有电流时，产生磁力，吸动锁栓，即可开锁。
反之则不开锁。
要求完成的主要任务:
1、课程设计工作量：
1周。
2、技术要求：
1）课程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。
2）其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。
3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。
当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。
（报警动作为响1分钟，停10秒）
4）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。
安装调试设计电路。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
1、2013年5月17日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、年月日至年月日，方案选择和电路设计。
3、年月日至年月日，电路调试和设计说明书撰写。
4、2013年7月5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：
年月日系主任（或责任教师）签名：
年月日
摘要
数字电子技术课程设计对所学的基础理论知识是一次实践检测的过程。
本文的电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对门的电子控制，并且有各种附加电路保证电路能够安全工作，具有极高的安全系数。
该系统主要由密码存储电路，比较电路，开锁输入，报警电路，锁体组成。
密码存储电路与比较电路主要由开关和非门构成，开锁输入主要由74LS194移位寄存器构成，报警电路主要由74LS192和报警灯构成
关键词：
密码存储电路，比较电路，锁体，报警电路，开锁输入电路
Abstract
Digitalelectronictechnologycoursedesignonthebasictheoryofknowledgeisaprocessofapracticetest.Electroniccombinationlockusingdigitallogiccircuit,thispaperrealizestheadherenceofelectroniccontrol,andthereareavarietyofadditionalcircuittoensurethesafetycircuittowork,havehighsafetycoefficient.Thesystemismainlycomposedofpasswordstoragecircuit,comparecircuit,locktheinput,alarmcircuit,composedoflockbody.Passwordstoragecircuitwiththecomparisoncircuitismainlycomposedofswitchandnotgate,locktheinputmainlyconsistsof74LS194shiftregister,alarmcircuitismadeupof74LS192andalarmlamp.
Keywords:
Passwordstoragecircuit,comparecircuit,lockbody,alarmcircuit,locktheinputcircuit
目录
1.绪论1
2.设计内容及要求1
2.1设计的初始条件及主要任务1
2.2设计的目的2
2.2设计思想：
4
3.实验总体设计4
3.1实验电路图4
4.各部分单元电路设计及器件选择5
4.1开锁输入电路主要由移位寄存器74LS194构成5
4.2锁体和密码存储电路主要由开关和非门构成7
4.3其报警电路主要由74LS192计数器芯片构成9
5.课程设计心得体会14
6.参考文献15
附录1.整体设计器件清单16
附录2.数字式密码电子锁电路设计原理图17
1.绪论
随着科学技术的飞速发展，电子技术已广泛应用于国防、交通、科技及工农业生产等各个领域，它与人们的工作和生活息息相关。
因此，只有掌握电子技术的基本知识和实用技能，才能适应高速发展的信息时代。
现代电子技术的快速发展,数据的采集与处理广泛地应用在自动化领域中。
在生活或工业领域中电子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。
现代社会的电子科技的日新月异，这就要求我们独力思考，理论联系实际，并且发挥我们的创新意识，此次数电课程设计为我们提供了良好的实践平台，也为我们走向社会提供了良好的基础。
我们通过此次设计能将学到的理论知识应用于实际，不仅能巩固书本上的知识，而且要求我们独立查阅资料，设计电路，焊接电路板，培养我们独立思考的能力。
我希望自己能够充分利用这次机会，更加深刻的了解课本上的知识，以及培养自己的动手操作能力。
2.设计内容及要求
2.1设计的初始条件及主要任务
课程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。
其密码为方4位（或8位）二进制代码（代码自设定）。
开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。
当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。
（报警动作为响1分钟，停10秒）
选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。
安装调试设计电路。
2.2设计的目的
设计一个密码锁电路并具有报警功能
方案一：
由移位寄存器构成密码输入电路，由开关与非门构成密码比较与存储电路，四个74LS192计数器分别构成由输入三次错误，报警60秒停10秒连续三次的报警电路，灯泡亮表示报警，报警再加反馈回路实现对前面电路的控制。
方案二：
由单片机STC89C52作为核心元件的数字式电子锁，分为硬件和软件部分在硬件部分中，由单片机最小系统、矩阵键盘、1602液晶显示、声光显示这几个部分，在软件部分中，由矩阵键盘键值读取、1602液晶显示函数、延时模块、密码读取模块、密码设置模块、密码比较模块、声光状态模块等。
其设计原理图如下：
本次的设计任务，虽然运用单片机也可以完成，但是考虑到数字式密码电子锁软件部分中源代码会是相当复杂的。
因而选择方案一。
2.2设计思想：
由移位寄存器构成密码输入电路，由开关与非门构成密码比较与存储电路，四个74LS192计数器分别构成由输入三次错误，报警60秒停10秒连续三次的报警电路，灯泡亮表示报警，报警再加反馈回路实现对前面电路的控制。
3.实验总体设计
3.1实验电路图
4.各部分单元电路设计及器件选择
4.1开锁输入电路主要由移位寄存器74LS194构成
74LS194引脚图：
74LS194功能表
其构成电路图如上图所示开关A闭合脉冲输入，移位寄存器开始工作，密码由此输入进去。
4.2锁体和密码存储电路主要由开关和非门构成
其构成的密码存储及密码比较部分如上图，左端接密码输入电路，若输入的密码正确则接到四输入与非门均为高电平，故与非门输出端为低电平；若输入的密码错误，则接到四输入与非门的至少有一个为低电平，输出为高电平。
有开关的接非门与直接接导线构成四位密码的设置及密码比较，开关1接非门表示设置密码为0，接导线表示设置的为1，则通过左边过来的移位寄存器的四个输出端的四位二进制与其进行比较。
其四输入与非门的输出端的仿真的电路如下，高电平表示输入错误情况，低电平表示输入正确情况。
4.3其报警电路主要由74LS192计数器芯片构成
芯片引脚图如上图
74LS192芯片真值表如下：
此为构成密码输入三次的计时电路，其置数端接到四输入与非门的输出端，低电平有效，当输入错误时，置数端借的为高电平，故计数器进行计数，脉冲接到up端则为加计数。
当增加到3时输出为0011，故Qa，Qb端输出接到与门，则与门输出端为高电平，高电平反馈到开锁输入回路，使其不能进行输入，故为三进制计数。
其与门输出端的仿真波形如下图所示：
此电路构成报警60秒，停10秒，再报警电路，连续报警三次，由置数端从低电平变为高电平实现计数过程，对左边与右边芯片构成69秒计数，中间构成三进制计数，脉冲端均接入到down端，则实现69秒减计数，左边计数器输出端均接到或门，实现从69秒到9秒的报警，此过程中灯泡亮，当减到9秒后则灯灭，输出端为借位端接到中间计数器脉冲端以此使其进行计数，中间计数器的输出端经非门接到密码输入三次时的clr端使其停止工作。
74LS00与非门引脚图如下：
74LS32或门引脚图如下：
74LS08与门引脚图如下：
5.课程设计心得体会
通过这次的数电课程设计，我学到了很多东西，也加深了对课本知识的理解。
真正把课堂上学习到的理论知识运用到实践上，但这和真正的设计有着很大的差别，须知以后的设计将会更复杂。
本次课程设计不仅仅是对于一学期数字电子技术课程学习的一个简单考核，更是是我们在数电方向、电子方向继续学习深造的一个无尽动力。
在完成课程设计的过程中，遇到了许多当初设想不同的难题两三个人一组既增加了我们的动手能力，又让我学会了团结一致，共同合作才能研究出更好的方案，我们将理论联系实际，在交流中取得进步，从问题中提高自己。
本次试验加深了对mulsitim仿真软件的理解，既巩固了课堂上学到的知识，又掌握了集成电路芯片的应用，在此基础上学习了数字系统设计的基本方法与原理，学会了科学的分析实际问题，通过小组讨论独立解决问题同时也培养了我认真严谨的态度。
虽说本次实验确实很紧张，时间也只有三天，但我们都尽了自己的最大努力去完成每一步，即使最后的结果并不是很完美，但是在做课设的过程中我们学到了很多，同时我们也认识到自身的不足，相信在以后的学习实践过程中我会更加努力，改正自身缺点，争取做一个为祖国事业贡献力量的人才。
只要能都多投入到其中去，就会发现和学到很多以前不懂得的知识。
。
6.参考文献
[1]吴友宇.数字电子技术基础.北京：
清华大学出版社,2009年05月
[2]任潮，数字电子技术基础实验书
[3]《中国集成电路大全》编写委员会.中国集成电路大全：
TTl集成电路.北京：
国防工业出版社，1985
[4]张庆双.电子技术基础技能线路实例.北京：
科学出版社，2006年08月
[5]杨辉，张凤燕.大规模可编程逻辑器件与数字系统设计.北京：
北京航空航天大学出版社，1998
附录1.整体设计器件清单
序号
规格型号
数量
1
74LS00
2
2
74LS194N
1
3
74LS08
3
4
74LS192N
4
5
74LS04
7
6
74LS32N
1
7
74LS20
2
8
LED红绿灯
各1个
9
万用板
1
10
单刀单掷开关
若干
11
单刀双掷开关
若干
12
排针
若干
13
芯片座
若干
14
导线
若干
附录2.数字式密码电子锁电路设计原理图
本科生课程设计成绩评定表
姓名
张浩然
性别
男
专业、班级
通信1105班
课程设计题目：
数字式密码电子锁电路设计
课程设计答辩或质疑记录：
成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
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