电子密码锁实验报告(华北电力大学)1

课程设计(综合实验)报告(2011--2012年度第1学期)名称：电子技术综合实验题目：电子密码锁院系：电气与电子工程学院班级：信息1002学号：1101200215学生姓名：马智超指导教师：李月乔设计周数：1成绩：日期：2011年12月26日课程课程设计（综合实验）报告1一、课程设计(综合实验)的目的与要求锁是人们生活中的常用物品。本题要求用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时，输出开锁信号以推动执行机构动作，并用红灯亮、绿灯灭表示关锁，而绿灯亮、红灯灭表示开锁。1．在锁的控制电路中储存一个可修改的四位二进制代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。2．从第一次密码输入之后的5秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续10秒的报警信号。二、设计（实验）正文1．系统组成系统应包括输入开关电路、输入锁存电路、密码修改电路、密码存储电路、比较电路、定时电路、显示电路、音响电路等。通过所输入的密码与实际密码的比较，进行开锁、亮灯或报警等相关操作。总体设计原理方框图如下所示。2．设计思路（1）该题的主要任务是产生一个开锁信号，而开锁信号的形成条件是输入代码和已设置的密码相同。实现这种功能的电路构思有多种。比如：用2片8位数据锁存器或2片4位寄存器，一片存入开锁的代码，另一片存入密码，通过比较的方法判断，若二者相等，则形成开锁信号。（2）在产生开锁信号后，要求输出声、光信号。其中音响的产生可以由开锁信号去触发一个音响电路。其中的光信号可以用开锁信号点亮LED指示灯。（3）用按钮开关的第一个动作信号触发一个5S的定时器，若在5秒内未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。10秒定时电路课程课程设计（综合实验）报告23．具体电路实现3．1输入电路和密码电路采用两片8D锁存器74HC373来分别存储输入和密码。由于所设计的是一个4位密码锁，因此只选用74HC373的前四个接口。74HC373由直接电平触发，免去了添加时间脉冲的电路，使得电路较为简洁。它的使能端EN接高电平，输出三态门使能信号EO接低电平时正常工作，输出锁存的信号；当EO为高电平时，输出处于高阻状态。在系统中即可利用这一特性实现自锁的功能。具体电路如图1所示：1D32D43D74D85D136D147D178D18~OC1ENG111Q22Q53Q64Q95Q126Q157Q168Q19U174HC373N5VVCC1D32D43D74D85D136D147D178D18~OC1ENG111Q22Q53Q64Q95Q126Q157Q168Q19U274HC373NJ1Key=SpaceJ2Key=SpaceJ3Key=SpaceJ4Key=SpaceJ5Key=SpaceJ6Key=SpaceJ7Key=SpaceJ8Key=Space图1输入电路和密码电路3．2比较电路可用四位数值比较器4585来实现。4585既可用于两个四位数值的比较，又可级联成为多位数值的比较器。当它仅对4位数进行比较时，应对输入BABABAIII,,进行适当处理，即1,0BABABAIII。电路如图2所示。课程课程设计（综合实验）报告3217913101115143126544585BDU3A0A1A3A2B0B1B2B3ABABA=BABA=BAB5VVCC图2比较电路3．3定时电路定时电路可用计数器来实现。本试验采用异步计数器74LS290，接成十进制电路。为了使结果更加直观，在电路输出端接入一个十六进制显示器，显示秒数。对5s定时电路来说，当输出为5时，ABCDQQQQ为0101，欲使计数器停止，则需将时钟脉冲置为无效，因此可将ACQQ的高电平信号接出经过一个与非门再和时钟脉冲与非，则当输出为5时，芯片的时钟脉冲输入端始终为高电平，不再有脉冲，计数器停止工作。10s定时电路也同理，只是由于需要进位，采用了两块芯片。将低位芯片输出的最高位接入高位芯片的脉冲端，则当低位芯片由9变为1时，最高位由1变为0，触发高位芯片，实现了进位功能。欲使计数器在10s时停止计数，则将高位芯片的BQ端和输入时钟脉冲与非即可。具体实现电路如图3、图4所示。U195841113121013R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)QAQBQCQDBA74LS290NU2DCD_HEX4321V1100Hz5VU3A74LS00D123U3B74LS00D456图3五秒定时电路课程课程设计（综合实验）报告4U1DCD_HEX4321U2DCD_HEX4321U395841113121013R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)QAQBQCQDBA74LS290DU495841113121013R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)QAQBQCQDBA74LS290DU6C74LS04D65U5B74LS00D456V1100Hz5V图4十秒定时电路3．4显示电路和音响电路显示电路可接入两个探测器，改变其颜色以区分，分别代表红灯和绿灯。由于本软件没有音响装置，因此接入一个蜂鸣器来代替。实际电路中可接入扬声器等使得报警声更加响亮。3．5整体连接和调试在Multisim环境下将各部分电路互相正确连接，加入必要的外部元件如开关等，即可基本完成电路原理图的设计，然后便可接通电源进行仿真调试。仿真时应按照设计要求逐条检验所设计的电路是否完全具备预想的所有功能。通常一次取得完全成功的可能性不大，这时候要根据情况适当调整原始设计图，直至电路完全满足设计要求。完整电路图请参见附录。4．功能综述本电子密码锁通过输入四位密码，将输入与预置密码相比较，做出开锁并亮灯或是电路进入自锁状态并报警的相应反应。当输入与密码相等时，4585输出1BAF，接在输出端的绿灯亮，与其相反的红灯灭。第一次密码输入时，触发5s计时器，开始计时；5s后，将输出反馈回输入端，使得EO=1，输出为高阻态，即禁止输入。5s后触发10s定时电路，如果5s内没有正确输入密码，蜂鸣器同时触发，发出报警声10s。三、课程设计（综合实验）总结或结论通过这次实验更加熟练的使用multisim这个软件，提高了自己的动手能力，能独立解决其中的一些问题，收获很多。关于这个实验我觉得主要的在于片子的选取，和时钟源的利用。但才用8421BCD码做为密码的缺点就是太过单一，只有0到15这16个代码。容易破译。因此用8位的数据锁存器会更好。四、参考文献[1]康华光，华中科技大学电子技术课程组《电子技术基础（数字部分）》高等教育出版社2006年1月第五版课程课程设计（综合实验）报告5[2]孙淑艳，张青《电子技术实践教学指导书》中国电力出版社2005年10月第一版附录（设计流程图、程序、表格、数据等）完整电路图如下：1D32D43D74D85D136D147D178D18~OC1ENG111Q22Q53Q64Q95Q126Q157Q168Q19U174HC373N1D32D43D74D85D136D147D178D18~OC1ENG111Q22Q53Q64Q95Q126Q157Q168Q19U274HC373N5VVCCJ1Key=1J2Key=2J3Key=3J4Key=4217913101115143126544585BDU3A0A1A3A2B0B1B2B3ABABA=BABA=BABJ5Key=5J6Key=6J7Key=7J8Key=8U4A74LS04D21X12.5VX22.5VU595841113121013R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)QAQBQCQDBA74LS290NU7A74LS00D123U7B74LS00D456V1100Hz5VU8A4002BP12345U995841113121013R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)QAQBQCQDBA74LS290NU1095841113121013R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)QAQBQCQDBA74LS290NU11DCD_HEX4321U12DCD_HEX4321121312U13A74LS11DV2100Hz5VU14A74LS04N21U15A74LS04N2174LS86D123U16AU15B74LS04N43U17A74LS08D123200HzU18IO1IO2IO3IO4IO5IO6IO7