電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告電子密碼鎖

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告電子密碼鎖電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題：電子密碼鎖電子密碼鎖、引言隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)自己的生活有了越來越高的要求，貴重物品也越來越多，而傳統(tǒng)的機(jī)械安全鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬被盜事件在我們身邊經(jīng)常發(fā)生，使我們的財(cái)產(chǎn)以及人身安全存在很大的安全隱患，這致使我們尋求更好的安全措施。電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的喜愛。而且密碼鎖的形式多樣，有聲控密碼鎖，電子密碼鎖等，社會(huì)上大多使用電子按鍵密碼鎖。本文的電子密碼鎖利用數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)門的電子控制，并且有各種附加電路保證電路能夠安全工作，具有較高的安全系數(shù)。要求電子器件設(shè)計(jì)制作密碼鎖的

2、控制電路，使之在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)輸入正確的密碼時(shí)，輸出信號(hào)以開啟密碼鎖，否則報(bào)警電路報(bào)警。本設(shè)計(jì)用紅、綠LED指示關(guān)鎖、開鎖狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài)。、設(shè)計(jì)任務(wù)1 、密碼鎖控制器中存儲(chǔ)一個(gè)4 位代碼，當(dāng)鎖按鈕開關(guān)設(shè)置8 位（其中只有4 位有效）的輸入代碼等于存儲(chǔ)代碼時(shí)啟動(dòng)開鎖控制電路，并且用綠燈亮表示開鎖狀態(tài)。2 、從第一個(gè)按鈕觸動(dòng)后的15 秒內(nèi)若未能將鎖打開，則報(bào)警電路發(fā)報(bào)警信號(hào)，同時(shí)用綠燈滅表示關(guān)鎖狀態(tài)。3 、要求性能可靠、操作簡便。4 、密碼鎖控制器中存儲(chǔ)的4 位密碼可以修改。5 、分析部件見工作原理，繪制電路圖，進(jìn)行仿真制作實(shí)物并撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。三、設(shè)計(jì)方案用開關(guān)控制可控硅整端口的電壓變化即導(dǎo)通，按依

3、次按下四個(gè)開關(guān)，其功能相當(dāng)于給可控硅一個(gè)高電平觸發(fā)，四個(gè)可控硅整流器依次導(dǎo)通，整條回路導(dǎo)通，發(fā)光二極管亮，而發(fā)光二極管亮即表示輸入的密碼為正確密碼，電路達(dá)到密碼鎖開鎖功能。設(shè)計(jì)8 位按鍵只有 4 位是正確的，如果按下4 位偽碼的其中一位即按下的其中一個(gè)或幾個(gè)，控制報(bào)警電路可控硅導(dǎo)通。此時(shí)開鎖部分懸空，報(bào)警報(bào)警方案二；采用STC89C52I片機(jī)為芯片主體，采用 AT24C08為掉電存儲(chǔ)器的芯片,用單片機(jī)的P1 口作為接4 X4鍵盤按鍵的檢測按鍵，P0 口實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的按鍵顯示，以及錯(cuò)誤信息，單片可以進(jìn)行位操作，P2 口組成報(bào)警電路，密碼修改電路和AT24C08的掉電保護(hù)等其他相關(guān)功能。系統(tǒng)框圖如下

4、：方案三：采用NE555制作成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，JK觸發(fā)器檢測密碼輸入，74HC163計(jì)數(shù)器記錄輸入次數(shù)，共設(shè)了8 個(gè)用戶輸入鍵，其中只有4 個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，只有在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按正確的順序輸入密碼密碼鎖才能開啟。如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過 15秒，電路將報(bào)警，若電路連續(xù)報(bào)警3次，電路將鎖定鍵盤1 分鐘，防止他人的非法操作。系統(tǒng)框圖如下：方案選擇：本次課程設(shè)計(jì)為電子線路課程設(shè)計(jì)，方案一，電路實(shí)現(xiàn)簡單，元器件少，成本較低。但密碼不能修改，密碼鎖的安全性較低。方案二，以STC89C5劾核心的單片機(jī)控制方案利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的I/O 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基

5、本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲(chǔ)，編程相對(duì)復(fù)雜再考慮到本次課程設(shè)計(jì)為電子線路課程設(shè)計(jì)，顧采用第三種方案，采用數(shù)字邏輯器件組成電子密碼鎖，電路簡單，功能基本本上滿足了任務(wù)要求，易于分析仿真調(diào)試再考慮到本次課程設(shè)計(jì)為電子線路課程設(shè)計(jì)，顧采用 第三種方案。四、原理分析本次設(shè)計(jì)的電子密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、報(bào)警 電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。1 、鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測電路如圖所示：1 、密碼檢測電路：由兩塊 74LS112（雙JK觸發(fā)器）組成密碼檢測電路。由左向右第 一個(gè)JK觸發(fā)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)用戶按下第一個(gè)正確的密碼后，CLK端出現(xiàn)了一個(gè)負(fù)的下降沿，觸發(fā)器計(jì)數(shù)

6、，1 處輸出為高電平，用戶依次按下有效的密碼，2、 3、 4 處也依次輸出高電平，1、2、3、4送入SI四輸入與門74LS21,報(bào)警電路沒有報(bào)警和密碼鎖沒有鎖定 74LS00將會(huì)輸出一個(gè)負(fù)的下降沿。2 、密碼修改電路，由單刀雙擲開關(guān)SW1 SW2 SW3 SW4組成，由單刀雙擲開關(guān)的左右來改變輸入密碼。如設(shè)置密碼 1468, SW1向左，SW2 SW3 SW4向右。本電路也構(gòu)成了密碼的檢測。本電路共有16 組密碼可供用戶選擇。3 ）、開關(guān)，R17, R5, Q1組成清零信號(hào)，對(duì)JK處罰器清零，以保證電路的正常穩(wěn)定 工作。2 、報(bào)警電路：其電路如圖所示：本電路由兩個(gè)NE555組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和一

7、個(gè) JK觸發(fā)器組成，Q3,Q5, Q6處于開關(guān)狀態(tài)。左邊的555 設(shè)定開鎖時(shí)間，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有打開鎖，報(bào)警電路報(bào)警，主人經(jīng)常使用密碼，對(duì)密碼比較熟悉，輸入速度比較快，顧密碼輸入時(shí)間設(shè)定在15 秒。平時(shí)左邊555的2腳為高電平，3腳為低電平，Q3截止，D2不亮表示未開始開鎖，當(dāng)有人觸摸鍵盤給2腳一個(gè)低電平，觸發(fā)器觸發(fā)，3腳為呈現(xiàn)一段時(shí)間的高電平， Q3導(dǎo)通，D2亮，鎖正確打開將給Q6清零信號(hào)，Q6導(dǎo)通，Q5截止報(bào)警電路解除報(bào)警。若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)密碼沒有輸入正 確，當(dāng)設(shè)定時(shí)間到3腳會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)下降沿，給 JK觸發(fā)器脈沖信號(hào)，5腳輸出高電平，Q4 導(dǎo)通，右邊555的二腳呈現(xiàn)低電平，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)，

8、3腳出現(xiàn)高電平，Q5導(dǎo)通，Q6截止，D3發(fā)光表示報(bào)警電路報(bào)警。鎖不能正常打開。若連續(xù)三次密碼沒有輸入正確，密碼鎖將鎖定1 分鐘，具體電路如下所示：本電路使用74HC163同步清零計(jì)數(shù)器，和 555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每次輸入都給163 的 2 腳一個(gè)脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)連續(xù)輸入三次錯(cuò)誤時(shí)，12 腳呈現(xiàn)高電平，經(jīng)過74LS00給計(jì)數(shù)器一個(gè)清零信號(hào)，同日t觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，3腳呈現(xiàn)高電平，Q7導(dǎo)通。給74LS21 的 12 腳低電平，密碼鎖不能打開，密碼鎖鎖定一分鐘。五 電路調(diào)試調(diào)試中應(yīng)用的儀器有：萬用表、直流電壓源1 、報(bào)警電路的調(diào)試接通電路前仔細(xì)檢查每個(gè)芯片的電源引腳有沒有接錯(cuò)，確認(rèn)無誤后

9、接通5V電源。按下開鎖開關(guān)，不輸入任何鍵，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)看報(bào)警器有沒有報(bào)警。在15 秒內(nèi)沒有輸入任何鍵，指示報(bào)警器的二極管發(fā)光，報(bào)警電路正常。按下清零開關(guān)，按上述方法重復(fù)三次，三次后看指示三次輸入錯(cuò)誤的鎖定密碼鎖鎖定的發(fā)光二極管是否發(fā)光。發(fā)光表示電路正常，在輸入三次錯(cuò)誤后密碼鎖鎖定一分鐘，看一分鐘后二極管是否滅。結(jié)果三次輸入錯(cuò)誤發(fā)光二極管發(fā)光，一分鐘后二極管滅。表示電路正常，滿足設(shè)計(jì)要求。2 、開鎖功能電路調(diào)試在以上電路檢測正確的基礎(chǔ)上檢測電路的開鎖功能。按下開鎖鍵，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)輸入正確的密碼，看指示開鎖的發(fā)光二級(jí)管是否發(fā)光。發(fā)光二極管亮表示密碼正確，密碼鎖打開，不發(fā)光表示密碼鎖不打開。調(diào)試

10、結(jié)果，輸入正確密碼后密碼鎖打開指示二極管發(fā)光，表示鎖打開。輸入錯(cuò)誤的密碼，密碼鎖指示二極管不發(fā)光表示密碼鎖沒有打開，報(bào)警電路報(bào)警。多試幾次結(jié)果一樣，表示密碼鎖正常工作。3 、密碼修改電路檢測。在開鎖功能正常工作后檢測密碼修改電路。撥動(dòng)單刀雙擲開關(guān)，SW1， SW2， SW3， SW4設(shè)定的密碼。按下開鎖鍵輸入修改后的密碼，發(fā)光二極管正常發(fā)光，密碼鎖打開，輸入錯(cuò)誤密碼密碼鎖沒有打開，報(bào)警電路報(bào)警。經(jīng)過認(rèn)真的調(diào)試，分析出錯(cuò)原因鎖設(shè)計(jì)的密碼鎖完全滿足了設(shè)計(jì)的要求，工作穩(wěn)定。六 調(diào)試中遇到的問題及解決方法1 、按下清零開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)報(bào)警電路不能正常報(bào)警，并聞到有元器件燒毀的味道。先檢測 555 單穩(wěn)態(tài)觸

11、發(fā)器是否正常工作，結(jié)果555 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器正常工作，未觸發(fā)3 腳輸出低電平，觸發(fā)后3 腳出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平。認(rèn)真分析電路，發(fā)現(xiàn)起清零功能的9013 三極管燒毀，是觸發(fā)器3 腳沒有接限流電阻，基極與發(fā)射結(jié)直接與5V 電壓相連，電流過大，更換 9013 并接上限流電阻，故障排除，報(bào)警電路正常報(bào)警。2 、三次輸錯(cuò)密碼，密碼鎖鎖定的指示二極管始終亮，密碼鎖不能打開。按下開鎖開關(guān)，檢測74HC163的11腳，12腳，13腳和14腳的電壓。每按一次記錄這四個(gè)腳的電平，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器正常工作。檢查555 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，檢測2 腳電壓為高電平， 3 腳電壓為高電平，問題出在555 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)2

12、腳與 3 腳焊接在一起。用烙鐵將兩腳分開，電路恢復(fù)正常。七、心得體會(huì)上就是我為課程設(shè)計(jì)所做的電子密碼鎖電路的設(shè)計(jì)方案、原理圖以及調(diào)試部分，它經(jīng)過多次修改和整理，還是一個(gè)比較不錯(cuò)的設(shè)計(jì)，運(yùn)用發(fā)光二極管來顯示信號(hào)的輸入以及密碼的正確輸入，一目了然，便于觀察?？梢詽M足人們的基本要求，但因?yàn)樗接邢蓿穗娐分幸泊嬖谝欢ǖ膯栴}。用開關(guān)作74LS112的CLK脈沖,不是很穩(wěn)定，可以調(diào)換其它高速開關(guān)或計(jì)數(shù)脈沖，還有，其密碼只有16 位，不能任意設(shè)定密碼，密碼一旦忘記，密碼鎖將很難打開，并且沒有設(shè)計(jì)顯示器，但可以通過增加數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)這一功能，另外設(shè)計(jì)方案是在始終通電的前提下設(shè)計(jì)的，若是遇到斷電問題則密碼鎖也

13、很難打開，可以通過增加備用電源來實(shí)現(xiàn)，同樣因?yàn)闂l件有限，只能做到這一步。使我們更加懂得一個(gè)設(shè)計(jì)完成的不易，需要經(jīng)過多次的修改才能完善電路的功能。電路仿真是在理想的情況，實(shí)際運(yùn)用中可能出現(xiàn)問題，如這在此次課程設(shè)計(jì)的過程中9013 的燒毀使我印象深刻，我覺得既鍛煉了我們的實(shí)際動(dòng)手能力，也再一次復(fù)習(xí)了上學(xué)期學(xué)習(xí)的數(shù)電模電知識(shí)，對(duì)邏輯門邏輯電路，各種基本集成芯片都有了進(jìn)一步的理解。特別的是使用 proteus 軟件的進(jìn)行電路仿真使我對(duì)它們的功能有了進(jìn)一步了解的，也使我們進(jìn)一步學(xué)會(huì)了使用該軟件，在仿真的過程中出現(xiàn)問題及時(shí)的想辦法解決。Proteus 仿真時(shí)的電平變化很清晰，幫助理解整個(gè)電路工作的過程。通過這次課程設(shè)計(jì)，我覺得學(xué)習(xí)不僅要掌握書本上的基本內(nèi)容，還要靈活思考，多動(dòng)腦筋往里面鉆，遇到困難想辦法解決，找到出錯(cuò)的原因，自己也思考了許多實(shí)現(xiàn)功能的其他方法。自