数字电路密码锁课程设计.docx
- 文档编号:20048924
- 上传时间:2023-04-24
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:2.73MB
数字电路密码锁课程设计.docx
《数字电路密码锁课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字电路密码锁课程设计.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数字电路密码锁课程设计
东莞理工学院
电子工程学院
“数字电子技术”课程设计
实验报告
密码锁
姓名:
指导老师:
班级:
13电子卓越班
学号:
2013****01121
时间:
2014·12·05
目录
一、选题意义…………………………………………………3二、方案论证选择………………………………………………4
2.1设计要求………………………………………………………4
2.2拓展要求………………………………………………………4
2.3系统框图………………………………………………………4
2.4设计过程………………………………………………………5
三、电路设计……………………………………………5
3.1所需芯片及芯片管脚图………………………………………5
3.2CD4017构成的主题电路………………………………………6
3.2确认键的电路设计……………………………………………6
3.3输入密码三次锁死系统原理分………………………………7
3.4用led显示当前输入密码个数…………………………………8
3.5综合电路………………………………………………………8
四、电路调试及实物照片…………………………………9五、心得体会……………………………………………13
一.选题意义
1概述
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。
应用较广的电子密码锁是以芯片为核心,通过编程来实现的。
2性能特点
其性能和安全性已大大超过了机械锁,特点如下:
1.保密性好,编码量多,远远大于弹子锁。
随机开锁成功率几乎为零。
2.密码可变。
用户可以经常更改密码,防止密码被盗,同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。
3.误码输入保护。
当输入密码多次错误时,报警系统自动启动。
4.电子密码锁操作简单易行,一学即会。
5.干扰码功能在输入正确密码前可输入任意码。
6.安保功能
如果连续输错4次密码将会自动断电3分钟。
7.紧急开启功能(PanicOpen)
出门时无需其他操作,只需一次的把手动作,可机械的开启门,所以遇到火灾等应急状况下也迅速,安全的开启门。
8.入侵感应功能
在门上锁的状态下,有人破锁而入时,会发出强力的报警音。
9.火灾报警功能
在室内如果温度达到75°左右,将会发出强力的报警音,同时锁会自动开启。
10.双重锁定功能
外部强制锁定:
在内部不能开启,适用于外出时,防止有人入侵。
内部强制锁定:
在外部不能开启,让您在家时更安心、安全。
11.弱电提醒当电量不足时,在启动开门时,会有美妙的音乐提示您及时更换电池。
12.自动上锁功能
采用全自动锁芯,门关后6秒内自动上锁,外出更加安全。
本次我们设计的密码锁仅为逻辑电路部分,不涉及上文所述的具体的机械设备以及其他周边电路!
二.方案论证及优先选择
2.1设计要求
1.设计一个数字密码锁,要求只有按正确的顺序、次数输入6位密码,方能输出开锁信号。
2.设置三个正确的A、B、C密码键和若干个伪键,任何伪键按下后,密码锁都无法打开。
3.6位密码可以是:
A、A、A、B、C、C或A、B、B、B、C、C等多种方案。
4.能显示已输入键的个数(依次点亮LED)。
5.每次只能接受七次按键信号,且第七个键只能是“确认”键或“重输”键,其他无效。
2.2拓展要求:
第一次密码输错后,可以再次输入。
但若连续三次输入错码,系统将被锁住,必须由系统操作员解除(复位)。
或者从第一次按键开始,30秒内没能正确输入密码后,系统将被锁住,必须由系统操作员解除(复位)。
2.3系统框图
2.4设计过程
根据系统框图,可以很明确地知道这个电路的大体构架,首先电路的主体部分将采用十进制计数器CD4017芯片来搭建,每一块CD4017负责一个按键密码的记录,然后在驱动下一块CD4017,以此类推即可搭建出密码锁的主体部分。
其次,用移位寄存器74HC164来显示单次输入密码的个数,每输入一个密码,就在移位寄存器的输出端输出一个高电平用来驱动一个LED小灯,这样便可实现这个功能。
然后,电路设置为若连续输入密码错误三次,系统将会自动锁死,只有系统员才能解锁,这个功能我准备依旧使用十进制计数器CD4017来实现,通过输入错误密码后按了确认键的次数来锁定系统,而该芯片的重置端用一个独立的按键提供,这样锁定信号(高电平)一旦产生,普通人就无法解锁锁定的系统,只有系统员才能接触到这块芯片的重置端,也就只有系统员能恢复系统。
详细的设计请见仿真原理图!
三.电路设计
3.1所需芯片及芯片管脚图
CD4017
74HC164
CD4069
CD4001
3.2CD4017构成的主题电路
上图就是这个设计的主体部分,由三个CD4017组成,第一块CD4017表示键“A”储存的密码,只有键入三次“A”键,O3端才会输出一个高电平,再经过一个非门,转化成低电平,使第二块CD4017芯片工作,然后只有正确键入两次“B”键,O2端才会输出一个高电平通过非门转化成低电平去使能第三块芯片,然后键入一次“C”键,O1端输出高电平,这个就是可以控制锁开关的状态的信号,综上所述,只有依次键入三次“A”键,两次“B”键,一次“C”键,才会有使锁打开的信号输出(密码为AAABBC)!
3.2确认键的电路设计
由于输入密码结束后需按“确认”键才符合日常操作,于是便在”C“键功能芯片后添加了一块CD4017来实现,原理如上图所示,不再赘述。
3.3输入密码三次锁死系统原理分析
这一部分电路的原理是:
CD4017从“确认”键处获得脉冲信号的次数,当按下确认键三次后,此芯片的O3端会输出一个高电平,把此高电平接入“A”键功能芯片的使能端,便可锁住“A”键的CD4017芯片(CD4017低电平使能),使得主体电路无法工作,同时把O3的高电平接入这块CD4017的使能端,把这块芯片也进行锁定,排除在三次输错密码按下确认键后,在按下确认键,导致这里时钟端的脉冲再一次改变,导致O3端再次输出低电平,锁住系统将会失败。
这样的话,只有程序员按下重置键后,才可清除CD4017保持的状态,这样系统便可重新工作!
3.4用led显示当前输入密码个数
在这部分,我选择了74HC164移位寄存器来实现这个功能,并且在这个芯片的基础上设定输入密码个数的限定值(只能输入最多六位密码)。
用四输入与门采集“A”“B”“C”“伪键”按下的个数,按下的次数每增加一次,输出端向下一位移动一次,并保持住之前的状态,这样便可实现显示输入当前密码的个数的功能,原理还是比较浅显的,然后再把QG端送到每个密码键的清除端,若输入第七个密码时便自动清除当前键入的所有数据,以此实现最大密码输入数,这部分原理比较简单。
3.5整体电路图
四.电路调试及实物照片
说实话,当模拟仿真完成之后,紧绷了一天的神经终于稍稍放松了,但是,一想到隔天就要检查了,我便立刻投身到接线中去!
在这次课程设计之前,在杨杰老师的带领下,我已经做过多次数电实验了,但是,不得不说一句:
这么多芯片,这么大规模的电路的接线还是让我费了一番苦心啊!
在第一次完成接线后,我发现整个电路根本没反应…
于是开始排查电路,这规模,排查时眼睛都酸了…
但是,几经周折电路终于有了反应但是却无法实现既定的功能。
于是开始逐个对芯片进行故障排查,在这里我就想吐槽一下EWB这个仿真软件了,仿真程度实在是太低了,就像之前我仿真接线时居然把多个输出直接并联在一起,仿真也正常,接线时才反应过来,于是有增加了几个逻辑门芯片。
第一个CD4017的排查我使用了LED来检查,几经周折,第一个CD4017终于正常!
于是用同样的方法排查接下来的芯片,终于排查了“A”“B”“C”功能键的故障!
本以为很快就可以完成,结果发现输入错误密码三次后的锁定却出了问题,在按下三次确认键后是可以把系统“锁住”,但是很快问题就暴露了——无法完全锁住,当“锁住”后再继续按确认键时,系统又会自动恢复正常!
认真看了下原理图,原来这块CD4017在锁住系统功能时并没有锁住自己,也就是说它本身还在工作状态,那自然就可以继续接受“确认”键的信号了,从而导致无法真正锁死系统,于是我就把锁死系统的信号同时导出引到它自身的使能端,结果就成功了!
排除完这个问题,这个电路就已经可以正常工作了,可以说,这个设计已经成功了!
五.心得体会
经过一天的艰苦奋战,本以为不可能的任务最终还是完成了,没有辜负我辛苦的熬夜!
从这次的课程设计中,我的收获还是很大的!
接下来就分享一下我的收获:
1.永远都不要对自己失去信心!
在开始做这个课程设计之前,我一直觉得我肯定无法独立完成的,而且这段时间还要忙着复变函数的补考,花在课程设计的时间很少,最后我只生子啊一天时间来完成,但是,当我开始投入其中时,问题一个个解决,直到最后的成功,我也就花了差不多一天的时间,所以,我们一定要相信自己!
2.不要以为仿真好了任务就完成得差不多了,其实仿真有时候无法凸显问题,特别是这个EWB,仿真度非常不高,还是要认真查看芯片的说明书,搞清楚那些管脚的使用方法,仿真时很多管脚即使我们悬空,仿真结果也一样没问题,但事实就大不相同了!
3.上面说到仿真的鸡肋,但这里我还是要说一下,仿真对于我们设计电路非常有用。
在刚开始的数电试验中,我对仿真没有表现出太大兴趣以及觉得仿真没有太大的必要,到这个课程设计后,我发现,即使那些简单的电路可以不依靠仿真搭建出来,但是一旦电路规模变大、芯片数量增加的话,仅靠大脑的对芯片的记忆是很难的!
所以,仿真尽管有时候不靠谱,但不得不承认,它还是非常有用的!
参考文献:
《数字电子技术基本教程》阎石主编
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字电路 密码锁 课程设计