数字电子密码锁的设计Word文档下载推荐.docx

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5、列出标准的元件清单；

设计步骤

1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书；

2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；

3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；

4、列出标准的元件清单；

5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；

6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。

设计说明书字数不得少于3000字。

参考文献

目录

1、总体方案与原理说明.................................1

2、单元电路1（用实际的单元电路名称，下同）...................a

3、单元电路2........................................b

4、单元电路3........................................c

5、单元电路N（N根据实际情况增减）...........................d

6、总体电路原理相关说明..................................e

7、总体电路原理图......................................f

8、元件清单；

..........................................g

9、参考文献........................................h

10、设计心得体会......................................i

（a,b,…..i等按实际页码标注，编辑完后删除本括号内容）

1、

总体方案与原理说明

电路由两大部分组成：

密码锁电路和备用电源（UPS），其中设置UPS电源是为了防止因为停电

造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。

密码锁电路包含：

键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。

总体方框图

200910210124符彦斌09无非

（1）班

单元电路1键盘输入、密码修改、密码检测、开锁及执行电路.

图1键盘输入、密码修改、密码检测、开锁、执行电路

开关K1~K9是用户的输入密码的键盘，用户可以通过开关输入密码，开关两端的电容是为了提高开关速度，电路先自动将IC1~IC4清零，由报警电路送来的清零信号经C25送到T11基极，使T11导通，其集电极输出低电平，送往IC1~IC4，实现清零。

密码修改电路由双刀双掷开关S1~S4组成（如图2所示）,它是利用开关切换的原理实现密码的修改。

例如要设定密码为1458，可以拨动开关S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可实现密码的修改，由于输入的密码要经过S1~S4的选择，也就实现了密码的校验。

本电路有16组的密码可供修改。

图2密码修改电路

由两块74LS112（双JK触发器，包含IC1~IC4）组成密码检测电路。

由于IC1处于计数状态，当用户按下第一个正确的密码后，CLK端出现了一个负的下降沿，IC1计数，Q端输出为高电平，用户依次按下有效的密码，IC2~IC3也依次输出高电平，送入与门IC5，使其输出开锁的高电平信号送往IC13的2脚，执行电路动作，实现开锁。

执行电路是由一块555单稳态电路（IC13），以及由T10、T11组成的达林顿管构成。

若IC13的2脚输入一高电平，则3脚输出高电平，使T10导通，T11导通，电磁阀开启，实现开门，同时T10集电极上接的D5（绿色发光二极管）发亮，表示开门，20秒后，555电路状态翻转，电磁阀停止工作，以节电。

其中电磁阀并联的电容C24使为了提高电磁阀的力矩。

3、单元电路2:

报警电路

报警电路实现的功能是：

当输入密码的时间超过40秒（一般情况下用户输入不会超过），电路报警80秒，防止他人恶意开锁。

电路包含两大部分，2分钟延时和40秒延时电路。

其工作原理是当用户开始输入密码时，电路开始2分钟计时，超出40秒，电路开始80秒的报警。

如图3所示

图3报警电路

有人走近门时，触摸了TP端（TP端固定在键盘上，其灵敏度非常高，保证电路可靠的触发），由于人体自身带的电，使IC10的2脚出现低电平，使IC10的状态发生翻转，其3脚输出高电平，T5导通（可以通过R12控制T1的基极电流），其集电极接的黄色发光二极管D3发光，表示现在电子锁处于待命状态,T6截止，C4开始通过R14充电（充电时间是40秒,此时为用户输入密码的时间，即用户输入密码的时间不能超过40秒，否则电路就开始报警,由于用户经常输入密码，而且知道密码，一般输入密码的时间不会超过40秒），IC2开始进入延时40秒的状态。

开始报警:

当用户输入的密码不正确或输入密码的时间超过40秒，IC11的2脚电位随着C4的充电而下降,当电位下降到1/3Vcc时（即40秒延时结束时候）,3脚变成高电位（延时时是低电平）,通过R15使（R15的作用是为了限制T7的导通电流防止电流过大烧毁三极管）T7导通,其集电极上面接的红色发光二极管D4发亮,表示当前处于报警状态,T8也随之而导通,使蜂鸣器发声,令贼人生怯,实现报警.

停止报警:

当达到了80秒的报警时间，IC10的6,7脚接的电容C5放电结束,IC10的3脚变成低电平,T5截止,T6导通,强制使强制电路处于稳态，IC11的3脚输出低电平,使T7,T8截止,蜂鸣器停止报警；

或者用户输入的密码正确，则有开锁电路中的T10集电极输出清除报警信号，送至T12（PNP），T12导通，强制使T7基极至低电位，解除报警信号。

4、单元电路3:

报警次数检测及锁定电路

若用户操作连续失误超过3次，电路将锁定5分钟。

其工作原理如下：

当电路报警的次数超过3次，由IC9（74161）构成的3位计数器将产生进位，通过IC7，输出清零信号送往74161的清零端，以实现重新计数。

经过IC8（与门），送到IC12（555）的2脚，使3脚产生5分钟的高电平锁定脉冲（其脉冲可由公式T=1.1RC计算得出），经T9倒相，送IC6输入端，使IC6输出低电平，使IC13不能开锁，到锁定的目的。

电路图如下图4所示：

图4报警次数检测及锁定电路

5、单元电路4备用电源电路

为了防止停电情况的发生，本电路后备了UPS电源，它包括市电供电电路，停电检测电路，电子开关切换电路，蓄电池充电电路和蓄电池组成。

其电路图如下图5所示：

图5电源电路

220V市电通过变压器B降压成12V的交流电,再经过整流桥整流,7805稳压到5V送往电子切换电路，由于本电路功耗较少，所以选用10W的小型变压器。

由R8，R9，R6，R7及IC14构成电压比较器，正常情况下，V+<

V-IC14输出高电平，继电器的常闭触点和市电相连；

当市电断开，V+>

V-IC14输出高电平，由T3，T4构成的达林顿管使继电器J开启，将其常开触电将蓄电池和电路相连，实现市电和蓄电池供电的切换，保证电子密码锁的正常工作（视电池容量而定持续时间）。

其电路图如下图6所示：

图6停电检测及电子开关切换电路

T1，T2构成的蓄电池自动充电电路，它在电池充满后自动停止充电，其中D1亮为正在充电，D2为工作指示。

由R4，R5，T1构成电压检测电路，蓄电池电压低，则T1，T2导通，实现对其充电；

充满后，T1，T2截止，停止充电，同时D1熄灭，电路中C4的作用是滤除干扰信号。

其电路图如图7所示：

图7蓄电池自动充电电路

6、总体电路原理相关说明

（1）密码输入：

由于要求通过每按一个输入键时直接显示为对应的十进制数密码，所以需要将二进制数转换为对应的十进制数。

而总的输入键只有8个，预计是用5个输入键作为数字输入的功能键，根据5个输入3个输出，我们就采用了优先编码器74LS148来实现这个功能。

优先编码器74LS148可以将“0”设置为默认数字，省下一个数字输入键作为之后的功能键，那我们就可以设置用4个输入键作为数字输入功能键；

而且当几个输入同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码，这个编码就是我们要的对应的十进制数。

但是由于输入键有限我们只设置4个输入键作为数字的输入功能键，所以优先编码器74LS148只能输出0~4这5个数字。

所以我们又加了一个加法器74LS283，它可以将优先编码器74LS148输出的0~4自动加“5”，实现5~9这5个数字的输出。

通过一个简单的选择逻辑电路，使当按下键8（shift）时可以切换0~4为5~9的输入。

（2）保存初始密码：

即当输入第一位密码时，可以任意切换，直到按键7（OK1）时才保存第一位密码；

当输入第二位密码时也可以任意切换，而且不影响第一位密码的保存，直到按键6（save）时才保存下第二位密码。

这样比较方便用户的密码设置。

要实现这些功能我们就理所当然的想到用寄存器74LS75。

可以通过控制74LS75的E12和E34来控制它的工作状态。

因为要保存两位密码所以我们采用两片寄存器。

为了实现独立设置两位密码而互不影响的功能，我们再通过一个简单的逻辑选择电路来控制这两片的工作状态，使其只能有一个处于工作状态同时另一个处于保持状态。

当两位密码都确定之后，我们再通过键6（OK2）来使两片寄存器的E12和E34处于低电平，使其处于保持状态。

这样就实现了保存初始密码的功能。

在输入初始密码时就要通过数码管显示设置的密码，这个只要把寄存器的输出端接到对应的数码管的引脚就好了。

设置好的密码会输到下面的校验电路等待校验。

（3）保存开锁密码：

在设置完初始密码后就开始进行开锁。

在输入开锁密码时也是独立操作的。

当输入第二位密码时也可以任意切换，而且不影响第一位密码的保存，直到按键5（OK2）时才确定第二位密码，同时打开校验电路进行校验。

为实现这个功能我们也用了两片寄存器

74LS75。

基本原理与第

（2）步的一样。

（4）密码校验：

要进行开锁就要将解锁密码与初始密码进行比较，如果相同就解锁，如果不同就不解锁。

为了实现这个功能我们使用了两片数据比较器7485，为了让两组密码同时比较，这里我们设置了一个键5（OK2）来控制数据比较器，使当按下键5（OK2）时打开数据比较器使其工作。

输出端用一个与门接在两片比较器的相等端，同时也接到一个指示灯，这样就可以通过判断输出端的状态来判断校验的结果是否相等，即是否开锁。

当判断出输出端为高电平时就为相等，这时候指示灯亮。

在判断后也会把判断的结果输到错误次数计数器去。

（5）错误输入次数的计数：

错误次数的计数功能要求为，当输入错误密码连续达到3次之后就拒绝输入，而且数码管8和数码管7只显示“0”。

当输入错误密码连续达到小于3次以下时，再输入正确的密码时计数器要清“0”。

要实现这个功能我们采用了计数器74160，我们将数据比较器的比较结果与计数器74160的ENR端相连接，使其当比较结果为相等时对ENR端进行清“0”。

但是当比较结果为不相等时就会对ENP端置“1”，使其处于工作状态。

将计数器的输出与EP用反相器相连，当计数到“3”时对EP端清“0”，使计数器处于保持状态。

同时将这个计数结果与第

（1）步的优先编码器74LS148的EIN端用一个反相器相接，当计数结果达到“3”时就将这个EIN置“1”，使其处于关闭状态，即实现当输入错误密码连续达到3次之后就拒绝输入，而且数码管8和数码管7只显示“0”。

7、总体电路原理图

200910210124符彦斌09无非

（1）

8、元件清单

键盘输入、密码修改、密码检测、开锁及执行电路

PartType

Designator

Footprint

0.01u

C1

RAD0.4

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

0.1u

C10

1K

R1

AXIAL0.4

R2

R3

R4

R5

R7

2.2K

R8

3.3K

R6

20K

R9

47u

C11

RB.2/.4

C12

74LS00

U4

DIP-14

74LS21

U3

7LLS112

U1

DIP-16

U2

555

U5

DIP-8

LED

D1

DIODE0.4

D2

NPN

T1

TO-92B

T2

CON4

J1

SIP4

C13

C15

R14

1M

R12

2M

R11

C14

C16

100

R13

74LSOO

U8

U9

U6

U7

J2

T4

T5

D3

[1]袁宏.李忠波电子设计与仿真技术（第2版）[M].机械工业出版社,2010

[2]张庆双.使用电子电路200例[M].机械工业出版社,2003

[3]孙余凯.吴鸣山新型电子通用单元电路.电子工业出版社,2008

[4]肖冰,郭莉,安的宁编著.《数字电路逻辑设计实验技术》北京邮电大学出版社,2006

[5]江国强.《代数字逻辑电路》电子工业出版,2005

[6]清华大学教研组编,阎石主编.《数字电子技术基础》（第四版）北京,高等教育出版社,2004

[7]王兰君.《新编电工使用电路500例》河南科学技术出版社,2004

[8]钟谊.《电子线路实战》科学出版社,2005

[9] 

郭少勇.《实验电子技术》石油出版社,2006

[10]XX.CSDN.中电网

设计心得体会

为期一周的的电工电子技术课程设计就要画上一个圆满的句号了，回顾这一周的学习，感觉十分充实，通过自己亲自查阅大量的有关资料，使我进一步了解了数字电子密码锁课程设计的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的基础。

电工电子技术从本质上说就是一门实验的科学，它以严格的实验事实为基础，也不断的受到实验的检验，可是从开始接触数字电子技术一直到现在，在数字电子技术课程的学习中，我们都普遍注重理论而忽视了实验的重要性。

本学期的数字电子密码锁技术课程设计，向我们展示了在电子的发展中，积累的大量的实验方法以及创造出的各种精密巧妙的仪器设备，让我们开阔了视野，增长了见识，在喟叹先人的聪明才智之余，更激发了我们对未知领域的求知与探索。

电工电子技术课程设计是我们进入大学后受到的又一次系统的学习方法与知识技能的培训，通过对有关资料查阅、分析和对未知量的探求，使我们进一步加深了对电路学原理的理解，培养与提高了我们的分析电路能力以及科学解题素养。

特别是对于我们这样一批工科的学生，仅有扎实的科学理论知识是远远不够的，科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，也是工程技术的基础。

一个合格的工程技术人员除了要具备较为深广的理论知识，更要具有较强的实践经验，电工电子技术课程设计为我们提供了这样的一个平台，为我们动手动脑能力的培养奠定了坚实的基础。

因为我的个人原因，能力有限电子密码锁实现的功能很有限，在今后会进一步改进补充，希望可以实现更多的功能。