1、電子技術基礎課程設計說明書 題目：電子密碼鎖的設計 摘 要本文要求用電子器件設計制作一個電子密碼鎖的控制電路，使之輸入正確的代碼時，鎖自動打開；當輸入密碼不正確時，電路自動報警并復位，并且利用了一些附加電路保證了電路的正常工作，使電路擁有了極高的安全系數。本文首先對電子密碼鎖的基礎知識進行了詳細說明，然后詳細分析了電子密碼鎖的工作原理，各組成部分的作用。關鍵詞： 電子密碼鎖 D觸發器 Multisim 10 Abstract This requirement is designed to use electronic devices of an electronic lock control

2、circuit to make it enter the correct code, the lock opens automatically; when the input password is incorrect when the automatic alarm, and reset the circuit, and the use of some additional circuitry to ensure the circuit normal work, so that the circuit has a very high safety factor. In this paper,

3、 the electronic lock of the basic knowledge of a detailed explanation, and then a detailed analysis of the electronic code lock works, the role of the various components. Keywords: Electronic Code Lock, D flip-flop Multisim 10目 錄一 設計任務- 1 -1.1設計目的和意義- 1 -1.1.1目的- 1 -1.1.2意義- 1 -1.2初始參數和要求- 2 -1.2.1

4、初始參數- 2 -1.2.2 要求- 2 -二 系統設計- 3 -2.1系統工作原理- 3 - 2.1.1 . 電路結構框圖- 3 - 2.1.2 . 電路工作原理.- 3 - 2.1.3 . 電路原理圖- 4 -2.2 器件選擇- 4 -2.3電路設計- 7 - 2.3.1. 密碼電路的設計.- 7 - 2.3.2. 置零電路及報警電路設計.- 8 -2.3.3. 延時電路設計- 8 -2.4 電路仿真測試- 8 -三 總結- 9 -3.1結論- 9 -3.2優點與不足- 9 -3.3 心得與體會- 9 -參考文獻- 10 -感謝- 10 -一 設計任務1.1設計目的和意義1.1.1目的 設

5、計一種用開關控制D觸發器的翻轉，達到密碼開鎖的電子密碼鎖的數字邏輯電路。并且利用一些附加電路保證電路的正常工作，使電路擁有更高的安全系數。 意義電子密碼鎖是二十一世紀制鎖業的一次革命，是第三代計算機放到報警系統的核心部分，用于識別用戶身份的合法性。密碼鎖的特點是不用鑰匙、無鎖孔、機械傳動、不易損壞、不磨損、不易被破譯、可多次更換密碼、換號不換鎖、一把鎖多個密碼，具有防撥、防砸、防撬、防堵等功能。安裝門鎖時不破壞原門的結構，避免用鑰匙開啟旋芯式鎖具的一切煩惱（如丟、落、拆、堵門被反鎖等）。電子密碼鎖是利用數字密碼來開啟的鎖具，其重復概率僅為十萬分之一，有著很高的安全性；而旋芯式鎖具使用不夠安全。

6、通過對社會各階層千余人的調查，百分之百的人對目前身上掛著的串串鑰匙無可奈何。但現在又沒有一種鎖具可擺脫鑰匙的束縛。都愿意一身輕松沒有任何顧慮的出入家門，都愿意用上一種既安全方便又不用鑰匙的鎖具。因此，密碼鎖的市場發展前景極為廣闊。在調查的千余人中有60%的人有丟失鑰匙的經歷，25%的人有把鑰匙反鎖在室內的，75%的人居室在三層以上的，36%的人把鑰匙忘在工廠的，有8%的人是利用鄰居的陽臺、窗戶跳躍進入自己家來打開被反鎖的房門，90%的人或聽或看新聞得知有因無法打開房門，而冒險躍窗發生事故非死既傷，給家庭造成麻煩。精神和肉體的損傷是無法挽回的，為了解決上述各種數據給人們帶來的各種煩惱，所以必須用

7、一種新的產品來取代舊式產品，使人們在無憂無慮的環境中生活。所以隨著人們生活水平的提高，電子密碼鎖收到了廣大用戶的親昵，被廣泛用于家庭、工作場所、超市等許多場所，具有很強的開發研究價值。這次課程設計我選擇了電子密碼鎖的設計。 1.2初始參數和要求 初始參數（1） D1觸發器：D1=1，Q1=0，Q'1=1；（2） D2觸發器：D2=0，Q2=0，Q'2=1；（3） D3觸發器：D3=0，Q3=0，Q'3=1；（4） D4觸發器：D4=0，Q4=0，Q'4=1；（5）J0閉合；（6）VCC=+5V， 要求 （1）編碼電子鎖的按鈕分別為0、1、2、3、9十個按鍵。 （

8、2）發光二極管作為輸出指示燈，燈亮代表鎖開，反之鎖關。 （3）若按開鎖編碼規定數的先后順序按動按鈕后,發光二極管變亮表示鎖開。 （4）具有防盜報警功能，密碼順序不對或密碼有誤時系統自動復位，指示燈發出報警信號。二 系統設計2.1系統工作原理2.1.1 . 電路結構框圖 圖1.1 電子密碼鎖電路框圖 2.1.2 . 電路工作原理本文設計的電子密碼鎖電路由密碼輸入電路、解鎖電路、復位電路、延時電路和報警電路組成。 用密碼控制D觸發器的翻轉來達到開鎖的目的。本電路設置了9個用戶輸入鍵，其中只有四位的密碼按鍵有效，其他為干擾按鍵。系統初始設置的密碼為1469 ，J1,J4,J6,J9為這四個按鍵的按鈕

9、，平時四個D觸發器的CP端懸空相當于0狀態，觸發器保持原狀態不變。當用戶按正確的順序輸入1469時，開鎖電路工作開鎖，LED1亮表示鎖被打開，同時信號經過延時電路延時后送給清零端進行復位清零動作，返回初始狀態。當用戶輸入錯誤密碼時，報警電路工作，LED2亮表示報警，同時系統清零，返回初始狀態。 2.1.3 . 電路原理圖 圖1.2 電子密碼鎖電路原理圖2.2 器件選擇 （1）. 74LS00D 74LS00D是四2輸入的與非門，它的集成塊內含有四個相互獨立的與非門，每個與非門有兩個輸入端A、B，一個輸出端Y。 圖1.3 74LS00四2輸入與非門的引腳圖其中引出端符號1A4A，1B4B 輸入端

10、，1Y4Y 輸出端。 （2）. 74LS04D 74LS04D為六組反相器。圖1.4 74LS04六組反相器引腳圖引出端符號1A-6A是輸入端，1Y-6Y是輸出端。 （3）. 74LS08D74LS08D 為四組2輸入端與門（正邏輯）。圖1.5 74LS08四組2輸入端與門引腳圖引出端符號1A-4A、1B-4B是輸入端，1Y-6Y是輸出端。 （4）. 74LS10D 74LS10D為四組3輸入端與非門（正邏輯）。圖1.6 74LS10四組3輸入端與非門的引腳圖引出端符號1A-4A、1B-4B、1C-4C是輸入端，1Y-4Y是輸出端。 （5）. 74LS15D 74LS15D 為三組3輸入端與門

11、（正邏輯）。圖1.7 74LS15三組3輸入端與門的引腳圖 引出端符號1A-3A、1B-3B、1C-3C是輸入端，1Y-3Y是輸出端。 （6）. 74LS74D 74LS74D是一個邊沿D觸發器件，器件中包含兩個相同的、相互獨立的邊沿觸發D觸發器電路模塊。圖1.8 74LS74雙D觸發器的引腳圖D為觸發信號，CLK為時鐘信號，CLR為復位信號，PR為控制端，Q為同相輸出，Q'為反相輸出。 2.3電路設計以74LS74D雙D觸發器為核心，再附加一些電路就可以實現上述功能。其中D觸發器輸入端持續輸入高電平，脈沖由開關的閉合來控制。用戶輸入正確密碼時，開鎖電路開鎖并復位清零；當用戶輸入錯誤信

12、號時，報警電路工作，報警并復位清零。 2.3.1. 四位密碼電路的設計Q1端持續輸入高電平。J11接向J1端，則初始密碼為1469。1 當按下J1開關時，CP1為高電平，當松開J1后，CP1恢復為低電平，CP1獲得下降沿，此時，Q1=D1=1，D2=Q1=1。2 當再按下J4時，CP2為高電平，松開J2后，CP2恢復為低電平，CP2獲得下降沿，此時 ，Q2=D2=1，D3=Q2=1。3 按下J6時，CP3為高電平，松開J3后，CP3恢復為低電平，CP3獲得下降沿，此時，Q3=D3=1，D4=Q3=1。4 但用戶按下J9時，CP4為高電平，松開J4后，CP4恢復為低電平，CP4獲得下降沿，此時，

13、Q4=D4=1，此時開鎖電路開鎖，且電路中的四個D觸發器將自動置零，恢復初始狀態。此電路中用LED1亮表示開鎖機構開鎖。當J11接向J3端時，密碼為3469。原理同上。2.3.2. 置零電路及報警電路設計置零報警電路實現的功能是為了防止他人惡意開鎖。當用戶按下J0按鈕時，電路中四個D觸發器即同時置零； 還有，當用戶按下無效按鈕J2、J3、J5、J7、J8和J10時，電路將自動置零且將出發報警電路。此處，LED2亮表示報警電路工作。2.3.3. 延時電路設計 由R1和C1組成的延時電路，當開鎖時，鎖被打開，此時Q4=1、Q'4=0，經過R1、C1延時后使N1-N4的四個觸發器清零，結束了

14、開鎖狀態。 2.4 電路仿真測試為了檢驗設計的效果，我們要對本文中的電子密碼鎖電路進行仿真測試。 Multisim 10是一款優秀的EWB設計軟件，它擁有標準的實際元件庫，射頻庫和品種齊全的虛擬儀器庫，更有直流工作點分析等分析方法。所以在我們選擇了用Multisim 10來仿真電路的運行過程。在Multisim 10中，芯片引腳的懸空被認為接入低電平。所以在D觸發器的置位端必須經過限流電阻接入一個5V電源才能工作，負責無法開鎖。為了讓電路運行是狀態看起來更清晰我在各個支路的關鍵點加入了指示燈。所以，在電路運行過程可以清楚的看見，X1、X7、X9持續亮，當J1按下后，X2變亮，則Q1輸出1；在按

15、下J4后X3變亮，此時Q2輸出1；接著按下J6后，X4變亮，則Q3輸出1；最后按下J9后，X5變亮Q4輸出1，此時LED1變亮，表示開鎖電路開鎖。經過延時電路X6亮，X7滅，接著X8亮，X1滅表示D觸發器清零。當按下錯誤密碼J2、J5、J7、J8、J10其中一個時，LED2亮報警，X1滅表示D觸發器清零。當將J11接向J3時，可更改密碼為3469，原理同上。 三 總結3.1結論 本文設計的是電子密碼鎖的邏輯電路，總體上來說還是比較成功的。在該電路中用戶可以通過開關的閉合來輸入密碼，當用戶按順序輸入正確的密碼時，開鎖電路開鎖，同時經過延時電路系統自動返回初始電路；當用戶輸入錯誤的密碼時，系統自動

16、復位清零，報警電路報警；也可修改密碼。實現了本題的要求，而且運行穩定，結構簡單易懂，造價低廉。但是，由于能力和時間等原因，本文的設計還有很多缺憾，比如說只能修改一位密碼。 3.2優點與不足 本文中的設計使用的是74LS74雙D觸發器，電路運行穩定，開鎖方便，原理簡單，造價成本低廉，用戶每次都應該認真輸入密碼，一旦輸入錯誤就會報警，這也增強了防盜系數。但是由于時間的原因，在這個設計中密碼修改電路只能修改一位密碼，這是最大的不足，也是我在這次實習中最大的遺憾。這個電路還需要進一步的改進，希望老師能給我多提寶貴意見。3.3 心得與體會 在這次課程設計中，我選擇了電子密碼鎖。以上就是我設計的電子密碼鎖

17、的邏輯電路，經過了多次的修改和設計我終于完成了這個題目。當電路仿真成功的那一刻，有成功的喜悅，有付出后收獲的欣慰，也有些許遺憾。 通過兩周的數電課程設計，我學到的很多東西，收獲很大。首先，通過這次課程設計，我將這兩年學過的電路基礎、模電和數電內容運用到了實踐應用中，這是對課堂上學到知識鞏固，是理論和實踐結合，加深了對課本知識的理解。其次，為了完成這個題目，我查閱了很多資料，這其實就是一種研究學習的方法。同時，我通過在圖書館和網絡等，也了解到了專業領域里的前沿知識，拓寬了我的視野，增長了知識。還有，在設計題目時會遇到過很多問題，通過查閱資料、和同學交流和自己認真的思考，這些問題都被一一解決了，這不僅鍛煉了我解決問題的能力，也增強了跟同學之間的交流，培養了團隊合作精神。而且在這次課程設計中，我運用了Multisim 等