物理与电子工程学院
《微机原理与接口技术》
课程设计报告书
设计题目： 基于数字电路的电子密码锁 专 业： 自动化 班 级： 学生姓名： 学 号: 指导教师：
2015年6月15日
物理与电子工程学院课程设计任务书
专业： 自动化 班级： 1
学生姓名 课程名称 微机原理与接口技术 学号 设计题目 基于数字电路的电子密码锁 设计目的： 1、掌握基于数字电路的硬件电路的设计方法。 2、掌握Proteus Professional仿真软件的使用方法。 设计目的、设计主要内容及要求： 主要内容1、设计电子密码锁的总体方案，将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数（参数、方字形式并加以显示。 法）及要求 2、模数转换芯片的选项及模数转换电路的设计。 3、电压显示电路设计。 4、根据技术要求进行硬件设计，画出系统电路原理图，最后对系统进行仿真调试。 工作量 2周时间，每天3学时，共计42学时 第1天：明确课程设计的目的和意义，根据课程设计要求查找相关资料 第2-3天：学习课程设计中用到的数字电路相关知识 第4-5天：根据课程设计的要求完成硬件主要集成模块选择及硬件电路设计。 进度安排 第6-10天：学习Proteus Professional仿真软件，绘制硬件电路原理图。 第11-12天：通过Proteus Professional仿真软件，进行仿真调试。 第13-14天：撰写课程设计报告。 参考文献 主要参考资料 [1]．阎石 数字电路技术基础[M].高等教育出版社,2005 [2]．许琦.基于FPGA的电子密码锁的设计[J].科技信息,2006 [3]．李连华.基于FPGA的电子密码锁设计[J].中国科技信息,2006 [4]．童诗白 华成英 模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2006 指导教师签字 教研室主任签字
目 录
摘 要 …………………………………………………………… 1 前言 …………………….…………………………………… 1.1 发展前景 ………….……………………………………… 1.2 研究目的和意义 …………………………………………… 1.3 基本要求…………………………………………………… 1.4 基本设计原理……………………………………………… 1.5 主要性能指标………………………………………………… 2 设计方案简述 ………………………………………………… 2.1 设计思路 …………………………………….…………….…
2.2 原理框图 ………………………………………………….… 2.3 设计原理分析 ………………………………………….… 3 详细设计……………..……………………..……………………
3.1 密码锁单元电路设计 ……………………………………… 3.1.1密码识别电路 ……………………………………..………. 3.1.2秒脉冲产生电路..…………………………. 3.1.3倒计时电路 ……………………………………..……….…
3.1.4驱动蜂鸣器电路……………………………………..……. 3.1.5驱动继电器电路……………………………………..……… 3.2 密码锁总体电路设计 …………………………….………… 4总 结 ……..……………………………………………..…… 参考文献 …….…………………………..……………………….
摘 要
采用逻辑门电路设计电子密码锁，阐述了其工作原理，给出了具体的电路原理图。 该密码锁具有密码预置功能，保密性强，误码报警，并且报警时间可以设定，同时用数码管显示出报警时间。密码正确时驱动继电器控制开锁指示灯，误码时报警信号由蜂鸣器发出，声音为间歇式鸣笛。采用自行设计的5V稳压电源供电，具有耗电省等特点。使用时用户必须按下确认按钮后方可知用户输入的密码是否与预置密码一致，当密码正确时密码锁可以被打开，点亮绿色二极管亮代表密码正确，锁可以打开。密码不正确时按下确认按钮，红色二极管被点亮，同时蜂鸣器鸣笛十秒，数码管显示十秒倒计时；倒计时结束时，数码管显示00，对其产生的编码信号经门电路处理后转化为低电平信号，传给秒脉冲电路控制端，使其停止工作，从而脉冲驱动的蜂鸣器也停止报警。
关键词： 电子密码锁；数字电路； 预置密码；误码报警
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前 言
1.1背景及其发展前景
随着人们生活水平的提高，对家庭防盗技术的要求也是越来越高，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的欢迎。现在市场上主要是基于单片机技术的电子密码锁，但可靠性较差。通常简单的数字电路就可实现密码不限次数重写，也就是说现在的硬件设计和软件设计一样灵活、方便。相对于基于单片机技术的电子密码锁，用简单门电路来来构成系统，可靠性提高，并且价格便宜。 通过本次设计掌握数字电路系统设计的方法，熟悉电子密码锁设计相关硬件的使用，了解电子密码锁的系统构成，利用数字门电路实现电子密码锁的设计与实现，可以加深自己对所学专业的认识，关联知识，增强自己的动手能力，积累实践经验，为以后的工作打好基础。
1.2基本要求
1．当输入代码正确时绿灯亮表示开锁状态；
2．当输入代码错误时红灯亮表示报警状态，报警声音持续10秒。
1.4基本设计原理
密码锁电路包含 :拨码设密、拨码输入 、密码检测 、脉冲电路 、开锁示意电路 、报警电路以及倒计时显示电路 。特别说明的是 ,倒计时显示电路在密码锁的应用当中看似不合理 ,但在该设计电路中 ,主要是方便实现对电路报警时间的控制 ,实际应用中可以将显示部分去掉或是采用适当电路隐藏 。本电路用一个 4位拨码式按键输入开关 ,一个4位拨码式按键密码预设开关。用户必须按下确认按钮后方可知用户输入的密码是否与预置密码一致。将输入信号与预设密码信号经过一定的门电路转化为高低电平后信号输出。一致时输出低电平 ,做为开锁信号；不一致时输出高电平，做为报警信号。利用芯片555多谐震荡器产生1Hz的周期秒脉冲，做为倒计时和蜂鸣器报警信号。
总体电路是在单元电路的基础上整合得到的，主要逻辑关系如下：
密码识别电路信号与倒计时电路显示00时的编码信号经过逻辑整合后做为控制555是否工作的信号。555的工作与否又反作用于倒计时电路，做为倒计时电路的脉冲输入源，同时555秒脉冲信号也是蜂鸣器的工作信号。
1.5性能指标
实现了所有基本功能和一些自由发挥功能，密码为4位二进制数。
2 设计方案简述
2.1设计思路
打开一把电子密码锁的关键在于正确的输入密码 ,本设计提供了一个 4位拨码式按键输入开关 ,一个4位拨码式按键密码预设开关。用户必须按下按下事确认按钮后方可知用户输入的密码是否与预置密码一致,一致时密码锁可打开 ,本设计由绿色二极管亮代表密码正确 ,锁可以打开。密码不正确时，红色二极管亮同时蜂鸣器响十秒，显示十秒倒计时。
2.2设计原理框图
设计原理方框图如图2-1所示 。
密码正确 绿灯亮开锁 输入密码 密码识别 按下确认键 蜂鸣器响十秒 密码错误 555 电路工作 显示十秒倒计时
图 2-1 设计原理方框图
红灯亮
2.3 设计原理分析
密码锁电路包含 :拨码设密、拨码输入 、密码检测 、脉冲电路 、开
锁示意电路 、报警电路以及倒计时显示电路 。特别说明的是 ,倒计时显示电路在密码锁的应用当中看似不合理 ,但在该设计电路中 ,主要是方便实现对电路报警时间的控制 ,实际应用中可以将显示部分去掉或是采用适当电路隐藏 。
3 详细设计
3.1密码锁单元电路设计
3.1.1密码识别电路
本电路用一个 4位拨码式按键输入开关 ,一个4位拨码式按键密码预设开关。用户必须按下按下事确认按钮后方可知用户输入的密码是否与预置密码一致。将输入信号与预设密码信号经过一定的门电路转化为高低电平后信号输出。一致时输出低电平 ,做为开锁信号；不一致时输出高电平，做为报警信号。
图3-1-1 密码识别电路 3.1.2秒脉冲产生电路 利用芯片555[3]多谐震荡器产生1Hz的周期秒脉冲，做为倒计时和蜂鸣器报警信号。周期计算公式： f11TR12R2C2ln2 图3-1-2秒脉冲产生电路 3.1.3倒计时电路 74LS192为可预置的十进制同步加/减计数器。Q0～Q3 输出端 ,本电路只用到它的4引脚，实现减计数动能。用译码器74LS48、数码管显示动态显示Q0～Q3 输出的动态信号。
图3-1-3 倒计时电路
3.1.4驱动蜂鸣器电路
用NPN型三极管9013对555脉冲信号放大，从而驱动蜂鸣器报警。
图3-1-4 驱动蜂鸣器电路
3.1.5驱动继电器电路
用NPN型三极管9013对门电路信号放大，从而驱动继电器工作。
图3-1-5驱动继电器电路
3.2密码锁总体电路设计
总体电路是在单元电路的基础上整合得到的，主要逻辑关系如下：
密码识别电路信号与倒计时电路显示00时的编码信号经过逻辑整合后做为控制555是否工作的信号。555的工作与否又反作用于倒计时电路，做为倒计时电路的脉冲输入源，同时555秒脉冲信号也是蜂鸣器的工作信号。
图3-2总体设计电路图
总结
电子密码锁的设计是基于数字电路、模拟电路课程的设计，提高自己对实际问题进行设计、制作的综合能力；为后续的毕业设计和在今后工作岗位上开展科学研究打下良好基础。
身为自动化的学生，设计是将来我们必须的技能，是生存立业的根本，而此次的课程设计恰恰给我们提供了一个充分应用自己所学知识的平台，让我们学到的书本上的知识不在局限于大脑而和实践相结合。
设计和制作完成后写出总结还是必要的。我想我在设计和制作过程中一定会遇到不少的麻烦，它正是我们进行设计的一个主要原因。把它写下来，可以提高我们解决问题的能力。做好本次试验的前提就是对于书本知识掌握熟练，这样才能对出现的问题做出一定的分析和解决。
此次课程设计离不开陈老师的耐心指导，辛勤指教，陈老师在百忙之中抽出时间来对我们进行指导，很感谢陈老师！
参考文献
[1]．阎石 数字电路技术基础[M].高等教育出版社,2005
[2]．许琦.基于FPGA的电子密码锁的设计[J].科技信息,2006 [3]．李连华.基于FPGA的电子密码锁设计[J].中国科技信息,2006
[4]．童诗白 华成英 模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2006
课程设计成绩评定表
院系： 物理与电子工程学院 班级： 接本班
姓名： 李超 学号：
项目 分值 优秀 (x≥90%) 参考标准 学习态度认真，科学作风严谨，严格保良好 (90%>x≥80%) 中等 (80%>x≥70%) 及格 (70%>x≥60%) 不及格(x<60%) 参考标准 学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度。 内容空泛， 评分 参考标准 学习态度比较认真，科学作风良好，能按期完成任务书规定的任务。 结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰。 设计合理、理论分析与计算正确，文献引用、调查调研比较合理、可信。 参考标准 学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保按期完成各项工作。 参考标准 学习态度尚可，能遵守组期完成任务。 平时考核 20 证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作。 结构严谨，逻证设计时间，织纪律，能按报告内容组课程设计报告 技术水平 20 织书写 20 辑性强，层次清晰，语言准完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰。 设计合理、理论分析与计算正确，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信。 实验数据准确，有很强的结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、清晰。 结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整。 结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清晰。 设计不合 确，文字流畅，言准确，文字设计合理，理论分析与计主要文献引用、调查调研比较可信。 设计基本合与计算无大错。 算基本正确，理，理论分析理，理论分析与计算有原则错误，文献引用、调查调研有较大的问题。 实验数据比较准确，有较强的实际动手能力和计算机应用能力。 实验数据比较准确，有一定的实际动手能力。 实验数据无大错。 实验数据不可靠，实际动手能力差。 仿真/制作 40 实际动手能力和计算机应用能力。 指导教师签名
指导教师评定成绩
