電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子密碼鎖

課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告(2014--2015年度第二學(xué)期)名稱：電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)題目：電子密碼鎖院系：能與動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)周數(shù)：一周成績：日期：2015年6月30日目錄TOC\o"1-3"\h\u目錄 1《電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》任務(wù)書 1一、目的與要求 11.目的 12.要求 1二、主要內(nèi)容 1三、進(jìn)度計(jì)劃 2四、設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求 2五、考核方式 2一、綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求 31.綜合實(shí)驗(yàn)的目的 32.綜合實(shí)驗(yàn)的要求 33.電子密碼鎖的設(shè)計(jì)要求 3二、設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述（舉例） 41.設(shè)計(jì)思路 42.系統(tǒng)框圖 4三、各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說明、參數(shù)計(jì)算 51.密碼預(yù)設(shè)電路 52.密碼輸入電路 73.密碼比較電路 84.5S定時(shí)器電路 95.10S定時(shí)器電路 106.總電路 11四、調(diào)試過程 11五、綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié) 13六、參考文獻(xiàn) 14附錄 15PAGEPAGE2《電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》任務(wù)書一、目的與要求1.目的1.1課程設(shè)計(jì)是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識(shí)與初步的專業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。1.2注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，掌握課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、步驟和方法。1.3培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力、文字和語言表達(dá)能力以及協(xié)作工作能力。1.4提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和技能解決實(shí)際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。2.要求2.1能夠根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)要求，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐技能獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。2.2根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊(cè)、圖表等有關(guān)文獻(xiàn)資料。要求通過獨(dú)立思考、深入鉆研課程設(shè)計(jì)中所遇到的問題，培養(yǎng)自己分析、解決問題的能力。2.3進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則。2.4學(xué)會(huì)電子電路的安裝與調(diào)試技能，利用“觀察、判斷、實(shí)驗(yàn)、再判斷”的基本方法，解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。2.5學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。2.6通過課程設(shè)計(jì)，逐步形成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生樹立一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。2.7在課程設(shè)計(jì)過程中，要做到愛護(hù)公物、遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作、注意安全。二、主要內(nèi)容共有6個(gè)既有學(xué)習(xí)價(jià)值又有一定的實(shí)用性和趣味性的設(shè)計(jì)課題，學(xué)生根據(jù)自身情況自由選擇其中之一。移位寄存器型彩燈控制器智力競賽搶答器電子拔河游戲機(jī)交通信號(hào)燈控制器電子密碼鎖數(shù)字電子鐘三、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn))內(nèi)容完成時(shí)間備注1設(shè)計(jì)內(nèi)容講解、學(xué)習(xí)資料查找方法半天2發(fā)放材料、清點(diǎn)材料、熟悉各種元器件半天3查找資料、設(shè)計(jì)電路、繪制總體電路草圖1天4電路組裝并調(diào)試或在Multisim上繪制電路圖、仿真并調(diào)試2天5驗(yàn)收、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告1天四、設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求1.學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，通過論證與選擇，確定總體方案；然后對(duì)方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算；最后畫出總體電路圖。2.預(yù)設(shè)計(jì)經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后，學(xué)生即可向?qū)嶒?yàn)室領(lǐng)取所需元器件等材料，在面包板上組裝、調(diào)試電路，使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。3.在Multisim軟件平臺(tái)上學(xué)生可直接設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。五、考核方式綜合以下指標(biāo)評(píng)定課程設(shè)計(jì)總成績：優(yōu)、良、中、及格和不及格。1.設(shè)計(jì)方案的正確性與合理性；2.實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力以及創(chuàng)新精神等)；3.總結(jié)報(bào)告；4.答辯情況(課題的論述和回答問題的情況)；5.設(shè)計(jì)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神。學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2015年月日課程課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）報(bào)告PAGEPAGE15綜合實(shí)驗(yàn)的目的與要求1.綜合實(shí)驗(yàn)的目的1.1課程設(shè)計(jì)是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識(shí)與初步的專業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。1.2注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，掌握課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、步驟和方法。1.3培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力、文字和語言表達(dá)能力以及協(xié)作工作能力。1.4提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和技能解決實(shí)際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。2.綜合實(shí)驗(yàn)的要求2.1能夠根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)要求，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐技能獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。2.2根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊(cè)、圖表等有關(guān)文獻(xiàn)資料。要求通過獨(dú)立思考、深入鉆研課程設(shè)計(jì)中所遇到的問題，培養(yǎng)自己分析、解決問題的能力。2.3進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則。2.4學(xué)會(huì)電子電路的安裝與調(diào)試技能，利用“觀察、判斷、實(shí)驗(yàn)、再判斷”的基本方法，解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。2.5學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。2.6通過課程設(shè)計(jì)，逐步形成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生樹立一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。2.7在課程設(shè)計(jì)過程中，要做到愛護(hù)公物、遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作、注意安全。3.電子密碼鎖的設(shè)計(jì)要求3.1能夠根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)要求，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐技能獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。3.2在鎖的控制電路中儲(chǔ)存一個(gè)可修改的4位二進(jìn)制代碼作為密碼，當(dāng)輸入代碼和鎖的密碼相等時(shí)，進(jìn)入開鎖狀態(tài)使鎖打開。3.3從第一個(gè)按鈕觸動(dòng)之后的5秒內(nèi)若未將鎖打開，則電路進(jìn)入自鎖狀態(tài)，使之無法再打開，并由揚(yáng)聲器發(fā)出持續(xù)10秒的報(bào)警信號(hào)。二、設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述（舉例）1.設(shè)計(jì)思路（1）該題的主要任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)開鎖信號(hào)，而開鎖信號(hào)的形成條件是輸入代碼和已設(shè)置的密碼相同。實(shí)現(xiàn)這種功能的電路構(gòu)思有多種。比如：用2片8位數(shù)據(jù)鎖存器或2片4位寄存器，一片存入開鎖的代碼，另一片存入密碼，通過比較的方法判斷，若二者相等，則形成開鎖信號(hào)。（2）在產(chǎn)生開鎖信號(hào)后，要求輸出聲、光信號(hào)。其中音響的產(chǎn)生可以由開鎖信號(hào)去觸發(fā)一個(gè)音響電路。其中的光信號(hào)可以用開鎖信號(hào)點(diǎn)亮LED指示燈。（3）用按鈕開關(guān)的第一個(gè)動(dòng)作信號(hào)觸發(fā)一個(gè)5S的定時(shí)器，若在5S內(nèi)未將鎖打開，則電路進(jìn)入自鎖狀態(tài)，使之無法再打開，并由揚(yáng)聲器發(fā)出持續(xù)10秒的報(bào)警信號(hào)。2.系統(tǒng)框圖圖1電子密碼鎖系統(tǒng)框圖各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說明、參數(shù)計(jì)算密碼預(yù)設(shè)電路圖2密預(yù)設(shè)電路設(shè)計(jì)方案及原理：密碼預(yù)設(shè)電路由4片74LS151芯片，4個(gè)開關(guān)，1個(gè)電源，1個(gè)電阻，2個(gè)地組成。74LS151具有數(shù)據(jù)選擇功能，利用此功能，分別將A、S、D、F與4片74LS151相連，而開關(guān)能夠改變高低電平，撥動(dòng)開關(guān)即可改變選擇的輸出量，從而可以使他們有數(shù)據(jù)選擇功能，作為密碼輸入按鍵。密碼輸入電路圖3密碼輸入電路設(shè)計(jì)方案及原理：密碼輸入電路由4片74LS151芯片，4個(gè)開關(guān)，1個(gè)電源，1個(gè)電阻，2個(gè)地組成。讓Z、X、C、V分別與4片74LS151相連，開關(guān)一邊接電源，另一邊接地，因此撥動(dòng)開關(guān)即能改變高低電平，從而能通過74LS121對(duì)數(shù)據(jù)做出選擇。此外密碼輸入還外加了鎖死部分，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤5秒后自動(dòng)鎖死，這是通過配合5S定時(shí)器電路完成的，當(dāng)5S定時(shí)器計(jì)數(shù)到5后，產(chǎn)生一個(gè)低電平，是開關(guān)兩端都接了低電平，從而無法通過開關(guān)改變電平高低，就無法對(duì)數(shù)據(jù)做出選擇。密碼比較電路圖4密碼比較電路方案及原理：密碼比較電路選擇具有數(shù)據(jù)比較功能的74LS85芯片，讓74LS85的八個(gè)輸入引腳分別與預(yù)設(shè)密碼和輸入密碼相連，比較兩者是否一致，若一致則輸出高電平，否則輸出低電平。還加了一個(gè)有空格鍵控制的開關(guān)，該開關(guān)有重置電路的功能。74LS85功能表如下：5S定時(shí)器電路圖55S定時(shí)器電路設(shè)計(jì)方案與原理：5S定時(shí)器用74LS161芯片，74LS161有計(jì)數(shù)功能，由于要實(shí)現(xiàn)的功能是計(jì)數(shù)到5S是就停止，所以通過計(jì)數(shù)到5S時(shí)的輸出特征，以及密碼是否輸入正確這兩個(gè)條件來判斷，用與門連接此兩條件，輸出端連接74LS161的使能端，這樣就能實(shí)現(xiàn)密碼輸錯(cuò)開始計(jì)時(shí)，而且計(jì)數(shù)到5S就停止的功能。此外，還使用了一個(gè)按鍵，該按鍵能夠重置電路。74LS161功能表：10S定時(shí)器電路圖610S定時(shí)器電路設(shè)計(jì)方案及原理：選擇具有計(jì)數(shù)功能的74LS151芯片，使其計(jì)數(shù)到10S停止。通過計(jì)數(shù)到10S時(shí)輸出特征以及5S定時(shí)時(shí)器是否計(jì)數(shù)完成這兩個(gè)條件就能讓該計(jì)數(shù)器再5S定時(shí)器計(jì)數(shù)到5后開始計(jì)數(shù)，并且計(jì)數(shù)到10秒就停止。同時(shí)接了一個(gè)開關(guān)，開關(guān)的一端與電源相接，一端與地相接，撥動(dòng)開關(guān)就能改變高低電平，從而實(shí)現(xiàn)重置的功能。總電路圖7總電路圖方案及原理：密碼預(yù)設(shè)和密碼輸入端分別接顯示器和密碼比較電路，比較后，密碼比較器的輸出端接一片具有電平翻轉(zhuǎn)功能的74LS04芯片。74LS04前后接有綠色和紅色的燈，用于表示密碼是否輸入正確。而后連接5S定時(shí)器和10S定時(shí)器。再10S定時(shí)器外端還接了蜂鳴器，能發(fā)出報(bào)警聲音?？傠娐穲D實(shí)現(xiàn)了一下兩個(gè)功能：第一在鎖的控制電路中儲(chǔ)存一個(gè)可修改的4位二進(jìn)制代碼作為密碼，當(dāng)輸入代碼和鎖的密碼相等時(shí)，進(jìn)入開鎖狀態(tài)使鎖打開。第二從第一個(gè)按鈕觸動(dòng)之后的5秒內(nèi)若未將鎖打開，則電路進(jìn)入自鎖狀態(tài)，使之無法再打開，并由揚(yáng)聲器發(fā)出持續(xù)10秒的報(bào)警信號(hào)。調(diào)試過程調(diào)試過程中遇到了某些錯(cuò)誤，在局部電路5S定時(shí)器里，顯示器能正常計(jì)數(shù)，可是發(fā)現(xiàn)在總電路圖中，5S定時(shí)器的計(jì)數(shù)是混亂的，于是重新檢查電路，發(fā)現(xiàn)是定時(shí)器的輸出端與顯示器的輸入端連線連錯(cuò)了。在考慮密碼預(yù)設(shè)電路時(shí)，曾考慮過三種方案，剛開始設(shè)計(jì)的這兩種方案調(diào)試的過程中都發(fā)現(xiàn)密碼無法鎖存，每次進(jìn)入系統(tǒng)就要重新輸入密碼，這會(huì)使得的電子密碼鎖失去其功能，于是就想辦法改進(jìn)，得到了最后的方案。以下為設(shè)計(jì)過程中錯(cuò)誤的兩種方案：圖8密碼預(yù)設(shè)電路圖9密碼預(yù)設(shè)電路綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)課程設(shè)計(jì)后，讓我得到了很多收獲。以前我都只是在學(xué)習(xí)書本上的理論知識(shí)，學(xué)完了之后也不知道自己是不是真的掌握了，這次的課程設(shè)計(jì)試一次很好的機(jī)會(huì)，它提供了一個(gè)平臺(tái)，讓我們能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的知識(shí)在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)，并且對(duì)理論知識(shí)有更加深刻的體驗(yàn)。在課程設(shè)計(jì)的過程中，鍛煉了我的獨(dú)立思考能力，自己通過