数字电路密码锁课程设计

1、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 42.1 设计要求 42.2 拓展要求 42.3 系统框图 42.4 设计过程 5三、电路设计 53.1 所需芯片及芯片管脚图53.2 CD4017构成的主题电路63.2确认键的电路设计63.3输入密码三次锁死系统原理分73.4用led显示当前输入密码个数83.5 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

2、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

3、启功能（Panic Open）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

4、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

5、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CD40

6、17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CD401774HC164CD4069CD40013.2 CD4017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，O

7、2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

8、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

9、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

10、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

11、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