數(shù)字密碼鎖課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　數(shù)字密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　題 目： 數(shù)字密碼鎖課程設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)： 通 信 工 程</p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p><b>　　電氣工程系</b></p><p><b>　　2011年6月</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)字密碼鎖越來越多的出現(xiàn)在我們生活之中，漸漸地取代了機(jī)械鎖的地位，為進(jìn)一步掌握數(shù)電知識(shí)，學(xué)

3、習(xí)數(shù)字密碼鎖的設(shè)計(jì)原理本課程設(shè)計(jì)研究數(shù)字密碼鎖的實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)本課題主要有兩種方案：一種是用利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制的方案；另一種是用以各種中規(guī)模集成電路構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案?？紤]到單片機(jī)方案原理復(fù)雜，且與數(shù)字電子技術(shù)聯(lián)系有限，所以本文采用以各種分立式元件及中規(guī)模集成電路構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案。</p><p>　　電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。

4、本篇課程設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的密碼鎖利用數(shù)字邏輯電路知識(shí)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖的電子控制并且保證密碼所有一定的防盜效果和實(shí)用性。本設(shè)計(jì)共設(shè)置了8個(gè)輸入鍵，為簡(jiǎn)化電路，其中只有4個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入。此外，如果用戶輸入密碼的時(shí)間過長(zhǎng)，電路將自動(dòng)響鈴報(bào)警。</p><p><b>　　目錄</b></p><

5、p>　　第一章 設(shè)計(jì)背景5</p><p>　　第二章 方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1系統(tǒng)原理方框圖5</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)思路5</b></p><p>　　第三章 元器件選擇6</p><p>　　3.1 移位寄存器74LS1646</p&g

6、t;<p>　　3.2 555芯片的介紹7</p><p>　　3.3 74LS112芯片的介紹7</p><p>　　第四章 設(shè)計(jì)原理分析7</p><p>　　4.1 鍵盤輸入修改電路7</p><p>　　4.2 密碼檢測(cè)電路8</p><p>　　4.3 執(zhí)行電路9</p&g

7、t;<p>　　4.4 報(bào)警電路10</p><p>　　第五章 電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　第六章. 設(shè)計(jì)總結(jié)13</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　學(xué)生班級(jí)：09通信（二）班 學(xué)生

8、姓名： 劉陽 學(xué)號(hào)：0909131033 </p><p>　　設(shè)計(jì)名稱： 數(shù)字密碼鎖課程設(shè)計(jì) </p><p>　　起止日期： 指導(dǎo)教師： 倪琳 </p><p><b>　　

9、正文</b></p><p><b>　　第一章 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　在人們的日常生活中，鎖成為了一件保護(hù)我們隱私，保證我們物質(zhì)財(cái)產(chǎn)安全的重要工具，而傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于原理簡(jiǎn)單，相對(duì)較易損壞，被撬的事件屢見不鮮，而電子鎖由于其高靈活性，高安全系數(shù)，受到了當(dāng)今越來越多人們的關(guān)注。</p><p><b>　　

10、第二章 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)原理方框圖</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)數(shù)字密碼鎖的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)可分為輸入電路，密碼校驗(yàn)電路，報(bào)警電路，開鎖電路及執(zhí)行電路五大模塊如圖1。</p><p>　　圖1.電子密碼鎖原理框圖</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)思路</b></p>

11、<p>　　共設(shè)了8個(gè)用戶輸入鍵，其中4個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過一定時(shí)間電路將報(bào)警，防止他人的非法操作。</p><p><b>　　第三章 元器件選擇</b></p><p>　　3.1 移位寄存器74LS164</p>&l

12、t;p>　　74LS164為8 位移位寄存器（串行輸入，并行輸出）,其主要電特性的典型值如下：</p><p>　　頻率36 MHz， 功耗80mW</p><p>　　當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（QA－QH）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng)A、B 任意一個(gè)為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0 為低電平。當(dāng)A、B有一個(gè)

13、為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK 上升沿作用下決定Q0 的狀態(tài)。引出端符號(hào)CLOCK 時(shí)鐘輸入端CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效）。A，B 串行數(shù)據(jù)輸入端QA－QH 輸出端極限值。</p><p>　　圖2.移位寄存器74LS164引腳圖 圖3. 555芯片引腳圖</p><p>　　表4. 555芯片管腳及管腳名稱</p>

14、<p>　　3.2 555芯片的介紹</p><p>　　555定時(shí)器又稱時(shí)基電路，是一種用途很廣泛的單片集成電路。若在外圍配上少許阻容元件，便能構(gòu)成各種不同用途的脈沖電路、如振蕩器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及施密特觸發(fā)器等。55芯片的內(nèi)部含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)分壓器，一個(gè)放電晶體管三極管和一個(gè)功率后極輸出級(jí)。是CMOS工藝制造的。本設(shè)計(jì)采用的555芯片是雙列直插式，其引腳圖和管腳及管腳名稱分

15、別見圖3和表4。</p><p>　　3.3 74LS112芯片的介紹</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用74LS112型雙JK觸發(fā)器，是下降邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，引腳排列如圖5所示。</p><p>　　圖5. 74LS112芯片引腳圖</p><p>　　第四章 設(shè)計(jì)原理分析</p><p>　　4.1 鍵盤輸入修改

16、電路</p><p>　　密碼輸入電路由開關(guān)K1-K9及電容C1-C9組成如圖6，開關(guān)K1-K9是用戶的輸入密碼的鍵盤，用戶可以通過開關(guān)輸入密碼，開關(guān)兩端的電容是為了提高開關(guān)速度，電路先自動(dòng)將U1A、U1B、U2A、U2B清零，由報(bào)警電路或開瑣電路送來的清零信號(hào)至74LS112的清零端，使U1A、U1B、U2A、U2B實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清零。密碼修改電路由雙刀雙擲開關(guān)S1~S4組成如圖6所示, 它是利用開關(guān)切換的原理實(shí)現(xiàn)密

17、碼的修改。例如要設(shè)定密碼為1368，可以撥動(dòng)開關(guān)S1向左，S2向左，S3向右，S4向右，即可實(shí)現(xiàn)密碼的修改，由于輸入的密碼要經(jīng)過S1~S4的選擇，也就實(shí)現(xiàn)了密碼的校驗(yàn)。本電路有16組的密碼可供修改。</p><p>　　圖6. 密碼輸入、密碼修改電路</p><p>　　4.2 密碼檢測(cè)電路</p><p>　　密碼檢測(cè)電路由兩塊74LS112（雙JK觸發(fā)器，包含U

18、1A、U1B、U2A、U2B）組成密碼檢測(cè)電路如圖7。由于U1A處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)用戶按下第一個(gè)正確的密碼后，CLK端出現(xiàn)了一個(gè)負(fù)的下降沿，U1A計(jì)數(shù)，Q端輸出為高電平，用戶依次按下有效的密碼，U1B、U2A、U2B也依次輸出高電平，送入與門U3A，其輸出的高電平信號(hào)送往與非門U4A的1腳，使其輸出的低電平信號(hào)送往U5的2腳，執(zhí)行電路動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)開鎖。</p><p>　　圖7. 密碼檢測(cè)電路</p>

19、<p><b>　　4.3 執(zhí)行電路</b></p><p>　　執(zhí)行電路是由一塊由555集成電路組成的單穩(wěn)態(tài)電路（U5）以及由T1、T2組成的放大電路構(gòu)成如圖8。若U5的2腳輸入一低電平，則3腳輸出高電平，單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫態(tài)過程，使T1導(dǎo)通，T2導(dǎo)通，電磁閥開啟，實(shí)現(xiàn)開門，即D2(綠色發(fā)光二極管) 發(fā)亮，同時(shí)T1集電極上接的D1（紅色發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開門，同時(shí)產(chǎn)生清零信號(hào)，

20、使U1A、U1B、U2A、U2B輸出低電平，U5的2腳輸入高電平，80秒后，單穩(wěn)態(tài)電路結(jié)束暫態(tài)過程，555電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為穩(wěn)態(tài)，輸出為低電平，T1截止，T2截止，輸出為零。</p><p><b>　　圖8. 執(zhí)行電路</b></p><p><b>　　4.4 報(bào)警電路</b></p><p>　　報(bào)警電路如圖9實(shí)現(xiàn)的功能

21、是：當(dāng)輸入密碼的時(shí)間超過40秒（一般情況下用戶輸入不會(huì)超過），電路報(bào)警40秒，防止他人惡意開鎖。</p><p>　　電路包含兩大部分，80秒延時(shí)和40秒延時(shí)電路。其工作原理是當(dāng)有人走近門時(shí)，觸摸了TP端(TP端固定在鍵盤上，其靈敏度非常高，保證電路可靠的觸發(fā))，由于人體自身帶的電，使U6的2腳出現(xiàn)低電平，使U6的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其3腳輸出高電平，用戶開始輸入密碼時(shí)，電路開始80秒計(jì)時(shí)，如果用戶輸入密碼超出40秒，

22、U7的3腳輸出一個(gè)低電平，使電路開始時(shí)間為40秒的報(bào)警，如果用戶在40秒之內(nèi)輸對(duì)密碼，則由開鎖電路輸出的消除報(bào)警信號(hào)使該電路不報(bào)警。</p><p><b>　　圖9. 報(bào)警電路</b></p><p><b>　　第五章 電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　將以上各分立部分組合到一個(gè)電路如圖10所示電路，它由三部分組成

23、: 第一部分為JK觸發(fā)器組成的密碼鍵，前三個(gè)JK觸發(fā)器為密碼鍵，第四個(gè)為確認(rèn)鍵，右側(cè)的一個(gè)為偽碼鍵，由開關(guān)控制產(chǎn)生的產(chǎn)生單脈沖信號(hào)被送入JK觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖端，只有依次按密碼鍵，送入脈沖信號(hào)，最后按確認(rèn)鍵確認(rèn)鍵端的JK觸發(fā)器輸出端才為高電平，其他任何時(shí)候都為低電平。第二部分為由JK觸發(fā)器組成的偽碼鍵，按下偽碼鍵任何再按任何密碼鍵，輸入三個(gè)鍵碼，最后按確認(rèn)鍵不會(huì)將密碼開鎖。第三部分為由74LS164芯片組成的控制燈的報(bào)警電路。</p&

24、gt;<p>　　圖10. 數(shù)字密碼鎖電路</p><p><b>　　第六章. 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過一周的課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先，通過學(xué)習(xí)使自己對(duì)課本上的知識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際，使的理論與實(shí)際相結(jié)合，加深自己對(duì)課本知識(shí)的更好理解，同時(shí)實(shí)習(xí)也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力：能夠充分利用圖書館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識(shí)。

25、且對(duì)protel 99se等仿真軟件操作，能達(dá)到學(xué)以致用。對(duì)我們學(xué)生來說，理論與實(shí)際同樣重要，本次課設(shè)為我們將來設(shè)計(jì)其他數(shù)字電路提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳有卿.實(shí)用555時(shí)基電路.北京.中國電力出版社，2005</p><p>　　[2] 陳松.數(shù)字邏輯電路.南京.東南大學(xué)出版