电子密码锁的设计.doc

一、课程设计目的、任务和内容要求：

在现代城市中，随着人门生活水平的提高，如何提高实现家庭的防盗这一问题业变得尤其突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬开的事件屡见不鲜，使我们的财产以及人身安全有了很大的隐患，这致使我们寻求更好的安全措施。电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的喜爱。而且密码锁的形式多样，有声控密码锁，电子密码锁等，社会上大多使用电子按键密码锁。
本课程设计的任务就是设计一个电子密码锁的控制电路，从而控制机械开关的闭合，完成开锁任务的电子产品。
具体设计任务如下：
1．熟悉密码锁的工作原理；
2．写出密码锁控制电路的设计方案；
3．用硬件加以实现；
4．写课程设计报告。
设计要求：
设计一个电子密码锁。
基本要求：
1．自制稳压电源；
2．当输入代码正确时，按下开锁开关绿灯亮表示开锁状态；
3．当输入代码不正确时红灯亮表示报警状态，报警声音连续10秒。
发挥部分：
1．密码方便修改；
2．开锁信号可以推动机械执行构件（例如：利用继电器使电磁铁吸合拉动物件）产生动作；
3．其它。

二、进度安排：
第1天： 选择课题，论证设计方案；
第2~3天 查找资料，熟悉电子密码的设计原理，给出设计总体方案；
第4~6天： 各模块的详细设计；
第7~12天： 硬件连线，调试；
第13~14天：写课程设计报告。

三、主要参考文献：
1．阎石.数字电子技术基础-5版[M].北京.高等教育出版社，2006
2．童诗白，华成英.模拟电子技术基础-4版[M].北京.高等教育出版社，2006
3．谢自美. 电子线路设计-实验-测试[M] .武汉:华中科技大学出版社, 2000

指导教师签字：

年 月 日
徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告

目录
摘要 2
Abstract 2
第一章、绪论 3
1.1 课题研究的相关背景 3
1.2 课题研究的基本理论依据 3
1.3 设计课题的任务 3
1.4 课题研究的目的、意义 4
第二章 设计方案简述 5
2.1 方案的论证 5
2.2 方案的原理 5
2.3 方案的总体框图 5
第三章 详细的设计方案 6
3.1 密码的设定和密码的输入部分 6
3.2 执行电路 7
3.3 NE555秒脉冲电路 7
3.4 报警电路 8
3.5 倒计时电路 8
3.6 稳压电源电路 9
第四章 设计结果及分析 10
4.1 电路的调试 10
4.2 功能的扩展 10
第五章 设计的总结 11
参考文献 13

摘要
随着人门生活水平的提高，如何提高实现家庭的防盗这一问题业变得尤其突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬开的事件屡见不鲜，使我们的财产以及人身安全有了很大的隐患，这致使我们寻求更好的安全措施。电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的喜爱。
设计本课题时构思的方案是采用74LS86四两输入的异或门和74LS04非门构成的数字逻辑电路控制方案。
初始密码（可以修改）设定后，当输入密码正确时按下开锁按钮，绿灯亮表示开门；当输入密码错误按下开锁按钮时，红灯亮表示报警状态，同时555电路产生脉冲进入10秒的倒计时并发出报警声。

关键词：电子密码锁；74LS86四两输入异或门；74LS04非门；555电路

Abstract
With the people's living standards increase, how to improve the implementation of family protection against the problem has become particularly outstanding, and the traditional machinery lock because of its construction of simple and forcing open the event of the case, our property and security of person was a great potential, this to us for the safety measures. the lock because of its confidentiality high, with agility, safety, was the favorite.
This subject in the design concept plan was adopted 74ls86 4 liang of the input power, or the door and 74ls04 the door of a digital logic to control circuit.
Initial passwords （ can modify ） then, when the right to enter the password when the open lock button, the green light before the door when their ； enter the password mistake in the open lock button when the lights indicate the state, the circuit produce pulses 555 to 10 seconds count down and alarm.

Keywords：electronic combination locks；74ls86 ；74ls04 ；555 chip
第一章、绪论
1.1 课题研究的相关背景
在现代城市中，随着人们生活水平的提高，如何提高实现家庭的防盗这一问题业变得尤其突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬开的事件屡见不鲜，使我们的财产以及人身安全有了很大的隐患，这致使我们寻求更好的安全措施。电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的喜爱。而且密码锁的形式多样，有声控密码锁，电子密码锁等，社会上大多使用电子按键密码锁。
1.2 课题研究的基本理论依据
由异或门对原始密码和输入密码进行对比，再经过一些门电路的处理使其输出高低电平，通过一个NPN的三极管充当开关从而触发控制继电器的吸合，从而达到开锁动作即绿灯亮。若错误时输出信号经处理后送给555电路，再经555电路3脚输出输出给74LS192芯片的4脚的计数端，同时给报警电路信号，蜂鸣器随着倒计时的进行而发出声音，从而达到报警的效果。
1.3 设计课题的任务
一、基本任务
1、自制稳压电源；
2、当输入代码正确时，按下开锁开关绿灯亮表示开锁状态；
3、当输入代码不正确时红灯亮表示报警状态，报警声音连续10秒。
二、 发挥部分
1．密码方便修改；
2．开锁信号可以推动机械执行构件（例如：利用继电器使电磁铁吸合拉动物件）产生动作；
3．其它。
1.4 课题研究的目的、意义
通过这次课程设计,了解简单电子密码锁的工作原理，初步掌握电子密码锁的调整及测试方法，提高思考能力和实践能力。同时通过本课题设计，巩固已学的理论知识，建立逻辑数字电路的理论和实践的结合，了解密码锁各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。
要求电子器件设计制作密码锁的控制电路，使之在输入正确的代码时，输出信号以启动执行机构动作，并且用红、绿LED指示关锁、开锁状态。

第二章 设计方案简述
2.1 方案的论证
设计本课题时构思了两种方案：一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑控制方案；另一种是用以74LS86四两输入异或门、NE555、74LS04非门以及反相器构成的数字逻辑电路控制方案。
由于方案一逻辑不够清晰，电路执行的效果不够明显；而方案二的逻辑简洁明了清晰。故采用方案二。
2.2 方案的原理
原始设定的密码与输入的密码经74LS86异或门后，只有两个密码是相同的，即输入的密码和原始设定的密码是一致的。74LS86输出的是低电平，再经过反相器输出高电平。四个密码都输入正确后经74LS20与非门处理后输出低电平。再经反相器处理输出高电平，送到三极管的基极，使三极管9013导通，继电器吸合，绿灯亮从而达到开锁的目的。
若密码输入错误，经过一系列的逻辑处理之后输出高电平使红灯亮同时高电平输出到555芯片输出高电平信号给74LS192，出发其开始计数，并使9013三极管导通使蜂鸣器发出报警声音。当10秒倒计时结束时，红灯灭，蜂鸣器不再发出响声，计时停止。
2.3 方案的总体框图

图2-1总体框图
第三章 详细的设计方案
3.1 密码的设定和密码的输入部分
原始设定的密码与输入的密码经74LS86异或门后，只有两个密码是相同的，即输入的密码和原始设定的密码是一致的。74LS86输出的是低电平，再经过反相器输出高电平。四个密码都输入正确后经74LS20与非门处理后输出低电平。再经反相器处理输出高电平，送到三极管的基极，使三极管9013导通，继电器吸合，绿灯亮从而达到开锁的目的。
图3-1 密码设定和密码的输入电路
由四位拨码开关组成密码的设定的部分和密码的输入部分，这样就有16钟密码可供设定，可根据实践的情况再添加多余的开关作为虚设的开关，从而降低被人猜中的的可能性。
同样由四位的拨码开关组成的密码的输入部分，只有当输入的密码与原始设定的密码相同时，才可以达到开锁的效果。

3.2 执行电路
当密码输入正确时，74LS20输出高电平，送到9013的基极，使三极管导通，使继电器内部的电磁铁吸合从而到达开关的作用，使绿灯亮，表示处于开锁状态。

图3-2 执行电路
3.3 NE555秒脉冲电路
若密码输入错误，经过一系列的逻辑处理之后输出高电平使红灯亮同时高电平输出到555芯片输出高电平信号给74LS192，出发其开始计数，并使9013三极管导通使蜂鸣器发出报警声音。当10秒倒计时结束时，红灯灭，蜂鸣器不再发出响声，计时停止。

图3-3NE555秒脉冲电路
其产生脉冲的时间是根据555芯片的外围电路所加的电阻和电容的值的大小来决定的。其计算的公式为：T=(R1+2R2)CIn2

3.4 报警电路
当密码输入错误之后，会输出高电平，经过处理之后输出高电平给555芯片，555芯片的三脚同时输出高电平，使9013三极管导通，蜂鸣器随着倒计时的进行而发出响声。

图3-4 报警电路

3.5 倒计时电路
74LS192是一个十进制同步的加/减计数器（双时钟）。在这一部分使用的是两个74LS192芯片级联实现的百进制的减计数。
同时实现了倒计时时间的调整即预置数。由于使用的74LS192的剑法计数，所以是两个芯片的5脚即CPu端都接高电平使其不工作。再一个芯片的4脚（减计数始终输入端；上升沿有效）接到另一个的13脚（错位输出端；低电平有效）实现借位。
74LS48是译码器，驱动共阴的数码管。将芯片的3、4、5脚同时接到高电平上，让其不工作。因为3脚是灯测试端LT，，当LT，=0时，可使被驱动的数码管的七段同时点亮。平时正常工作室应置为高电平。4脚是灭灯输入/灭零输出BI，/RBO，；5脚是灭灯输入RBI，,正常工作时都应该是高电平。

图3-5 倒计时电路
3.6 稳压电源电路
首先是将交流电经全桥（稳压的二极管）整流后整成直流电，再经过电容对刚产生的电流进行滤波，需要不同的容值的电容对高频、低频的波形进行过滤，使其能够产生稳定的电压。

图3-6 稳压电源

第四章 设计结果及分析
4.1 电路的调试
当电路接上电源之后发现倒计时部分的数码管不显示。但开关按下之后绿灯绿灯亮，这就表示密码的设定和输入部分是好的，只是数码管不显示。然后用万用表测了一下发现倒计时部分没有接地，接上去就好了。由于粗心造成的
在数码管显示之后又发现他显示的是乱码，根本不是预置数的那样，怀疑是555产生脉冲的那部分有问题，结果发现多谢震荡器的2脚和6脚没有接到一起去。调整之后计时开始正常的跳动。但随之而来的优势另一个问题，倒计时部分每次减少的是2秒而不是一秒，说明555芯片3脚输出的信号不够稳定，起初想用212防抖芯片去抖，可发现没有这个芯片了，而且这个芯片业比较贵。就采用了电容来虑掉它看能不能稳定点，结果还是不行。最后，我将3脚出来的信号经过两个反相器之后子再接出去，结果发现倒计时正常的工作，和理论上的一样。
4.2 功能的扩展
1、密码方便修改
2、开锁信号可以推动机械执行构件（例如：利用继电器使电磁铁吸合拉动物件）产生动作；
3、倒计时的时间可以调整。

图4-1 总图

第五章 设计的总结
以上为我所设计的电子密码锁电路，它经过多次修改和整理，以是一个比较不错的设计，可以满足人们的基本要求，但因为水平有限，此电路中也存在一定的问题，譬如说电路的密码输入部分没有增加开关来虚设，导致密码很容易被人试出来，这可以通过增加电路解决，但过于复杂，本次设计未其中；电路密码只有16种可供修改，但由于他人不知道密码的位数，；电路中未加密码的显示电路，但可通过其它数字模块实现这一功能。这需要一段时间的进一步改进，如果有好的意见，希望老师给以支持。
通过这二周的学习，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使的理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时实习也段练了我个人的动手能力：能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。能对protel 99 se、和proteus等仿真软件操作，能达到学以致用。对我们学生来说，理论与实际同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。
通过对各元器件的引脚功能、真值表的分析、并设计其原理图，且利用电子电路计算机进行仿真使得学习研究电子技术变得更加简单、直观，学习效果进一步提高，带动了学习的积极性。
通过学习使自己对课本上的知识能够应用于实际，使得理论与实际相结合，加深了对课本上知识的理解，并能够利用到图书馆查阅资料，增加了许多课本以外的知识，且实习也锻炼了我个人的动手能力，通过书写电子密码锁论文同时也锻炼了我的文字表达能力。
在设计过程中，我感受到了老师对学生的那种悔人不卷的精神，每每遇到问题老师都热情解疑，给我们指导，使我们少走弯路，顺利完成实习任务，再此十分的感谢李老师！

参考文献
1．阎石.数字电子技术基础-5版[M].北京.高等教育出版社，2006
2．童诗白，华成英.模拟电子技术基础-4版[M].北京.高等教育出版社，2006
3．谢自美. 电子线路设计-实验-测试[M] .武汉:华中科技大学出版社, 2000

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