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1、 数字密码锁一 内容提要:随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变得尤其突出，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，受到了广大用户的亲呢。数字密码锁是现代锁具，它具有更高的安全性和使用的方便性。它的基本功能是只有按正确的顺序输入正确的密码方能输入开锁信号，实现开锁。本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。讲述了数字密码锁的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面 。
2、二 设计内容及要求:要求设计一个简易的数字密码锁，其信号是给定的脉冲信号，是比较稳定的。1.设置三个正确的密码键，实现按密码顺序输入的电路。密码只有按顺序输入后才能输出密码的正确信号2设置一个伪键，只要伪键按下后，密码锁都无法打开。3.每次只能接受四个按键信号，且第四个键只能是“确认”键，其它无效。4.能显示已输入键的个数（例如显示*号）。5.第一次密码输错后，可以输入第二次。但连续输入错码，密码锁将被锁住，必须系统操作员解除（复位）。三 设计方案选择1密码通常由若干位数字或字母组成，分“真码”和“伪码”两类，每一位对应一个按键。由于密码必须一位一位依次输入，故需用触发器锁存相应的按键信号。2
3、为增加保密性，必须限制密码输入的次数，因而需要按键次数计数器。当输完预定的n位密码后，只能有两种选择：一是确认，二是返回重输。按键次数计数器也可提供相应显示。当密码位数不多时，可用集成移位寄存器实现按键次数的计数及显示。3由于密码正确与否与输入顺序有关，故密码判别电路的设计有一定的讲究。实现上述想法的一种思路是采用类似移位寄存器的结构，如图所示。触发器首先清零，每一个“真码”键作为一个触发器的时钟，并将各触发器顺序级联起来。只有的按正确的顺序输入各位“真码”，各触发器才会顺序置位，最后才会出有效电平1。“伪码”则不需锁存，只须计入按键次数即可。4如采用TTL电路，D触发器可选7474，移位寄存
4、器可选74164四 设计思路及原理:数字密码锁因此，可得数字密码锁的原理图如下：输入控制伪码键密码键确认键按键个数计数复位返回键复位键值锁存密码顺序判别显示输出控制声光报警密码正确五 设计分析1.顺序控制电路其电路图如下: 这部分是数字密码锁最基本，最重要的部分，是开锁的部分，主要为D触发器组成的密码键，前三个D触发器为密码键，第四个为确认键，由开关控制产生的产生单脉冲信号被送入D触发器时钟脉冲端，只有依次按密码键，送入脉冲信号，最后按确认键确认键端的D触发器输出端才为高电平，其他任何时候都为低电平。开关时控制输入时钟信号，即使有抖动，对D触发器也不会造成影响，有一个清零键同时控制着这四个触发
5、器。最后一个触发器钱的与门是锁死次触发器用的，这里设计十分巧妙，是我们最自豪的地方！其他的或门为计数电路和锁死电路的一部分,四个或门是收集按了按键的个数，然后将信号传输到计数器上。2. 计数电路 输入信号由去抖电路接到次计数器上，三个密码键和一个伪键、确认键，每当按下其中的一个按钮（实际上用开关代替，为了输出脉冲信号，所以每次按两下，模拟按钮的一闭一合）就会有一个上升沿脉冲输入到此电路，这是通过或门来实现的，只要有高电平输出，就会一路传输到计数器，或门,遇1即1，密码键、确认键、伪键的信号独自传输，不会造成干扰。然后输入到74160计数器组成的计数电路中，每来一个脉冲，就加一次，从000一直到
6、100计四个数，然后1通过非门后输出0接入异步清零端清零，计数器重新从000开始计数。计数器不需要清零键来清零，会自动循环，所以在第一次使用时，把数字显示管调到0。前两个输出端顺次接到数字显示器上，用来显示按了按钮的次数。3.防抖电路 首先经过7474组成的去抖电路，防抖电路十分必要，不然计数器，将不能正常的显示已输入密码的个数，去抖的方案有很多，这是最简单的一种，4.锁死电路左边的小灯代表开锁信号，灯亮开锁，右边的小灯代表锁死信号，灯亮锁死电路同时也能起到报警的作用，当三次按下确认键后，密码都不对时，74160输出11，通过与门输出信号高电平，锁死灯亮，同时高电平通过非门将左侧的与门锁死，不
7、管密码盘输入什么，最后的确认D触发器都接受不了信号，一直输出低电平。上方的为复位键，只有程序员可以用到，不放置于密码盘处，用于解除锁死，74160的接法如图所示。5.完整电路1、2、3键为正确的密码键。4键为确认键，每次输入密码的最后要按次键。5键为清零键，在输入错误密码，密码锁打不开后，用5键来清零，再重新来尝试解锁。6键为伪键，按此键后，计数器会正常计数，但不可能会打开密码锁。1、2、3、4、6键通过或门将信号输送到计数器。也就是说，只有依次按下1、2、3、4（开关闭合打开共两次）数字密码锁才会被打开。一个完整的数字密码锁就这样实现了！附1 D触发器各管脚作用：7474由两个D触发器组成，
8、14端接电源供电,7端接地。输入输出预置SD清零RD时钟CPDQn+1Qn+1非01XX1010XX0111上升沿00111上升沿110110XQ nQ n非D触发器的功能表附2 74160异步清零计数器74160，是一个4位二进制的计数器，它具有异步清除端与同步清除端不同的是，它不受时钟脉冲控制，只要来有效电平，就立即清零，无需再等下一个计数脉冲的有效沿到来。具体功能如下：1.异步清零功能 只要（CR的非）有效电平到来，无论有无CP脉冲，输出为“0”。在图形符号中，CR的非的信号为CT=0，若接成七进制计数器，这里要特别注意，控制清零端的信号不是N-1（6），而是N（7）状态。其实，很容易解
9、释，由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现0111，就立即送到（CR的非）端，使状态变为0000。所以，清零信号是非常短暂的，仅是过度状态，不能成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。2.同步置数功能 当（LD的非）为有效电平时，计数功能被禁止，在CP脉冲上升沿作用下D0D3的数据被置入计数器并呈现在Q0Q3端。若接成七进制计数器，控制置数端的信号是N（7）状态，如在D0D3置入0000，则在Q0Q3端呈现的数据就是0110。我们使用的是异步清零的功能，使用两个74160分别实现了，计数功能和锁死的功能。运用的都是其计数功能，再使用其他门电路就能实现很多功能，计数时，输入端都接地，我们
10、并没有用到其置数的功能。附 3 7414六反相器 7432或门 7408与门 7414相当于非门，将高低电平互换，7432为四2输入或门，7408为四2输入与门。六 所用元器件元件名称规格与用途数量74LS74D触发器274LS160计数器274LS14反相器174LS47D译码器474LS08与门174LS00(与非门)闸门174LS32或门1七段显示器显示数值1电容1uF1电阻10k1电阻1k1七 仿真部分： 仿真时，我们组按照下图接好电路，电路接好后，通入电源，接好高低电平，一切准备工作完成后，开始仿真，出现了种种问题，显示灯时亮时不亮，这令我们百思不得其解，我们用万用表一根线一根线的测量，测量发现D触发器以外的部分都能正常工作，只有D触发器电路出现问题，经过两个多小时的分析，我们推断是芯片的问题，换了几块芯片，出现了同样的问题，老师检查过后，得出结论，我们重新换了面包板，因此我们将D触发器部分的芯片接了灯泡，最后通过灯泡来判断输入的高低电平。并输出正确，因此得出结论。 八、设计总结以上为我们
