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1、 电气信息学院课 程 设 计 说 明 书题 目： 电子密码锁专 业： 信息工程年 级： 2009级学 生： 学 号： 36xxxxxxxxxxxx7指导教师： 完成日期： 2011 年 6 月 26 日目录1.前言32总体方案设计52.1 方案比较52.1.1 方案一52.1.2 方案二52.2 方案论证62.3 方案选择63.单元模块设计73.1密码预设模块设计73.2密码输入模块设计93.3 555定时模块设计113.4 密码比较模块设计153.5特殊器件的介绍193.6各单元模块的连接194.软件简介205.系统调试215.1 硬件调试215.2 系统仿真参数设置215.3 功能调试21
2、6.系统功能、指标参数256.1系统能实现的功能256.2系统指标参数设置256.3系统功能指标参数及分析257.结论278.总结与体会289.谢词2910.参考文献30附录：系统仿真总图31电子密码锁摘 要：本设计的电子密码锁采用四位密码解锁。该电子密码锁通过555定时报警，通过报警即可判断密码正确与否。数字密码输入后采用编码电路和锁存器电路来实现保存密码，以便进行密码比较。密码未在规定时间内输入正确，则进行自锁和复位。密码输入正确后开锁信号由LED指示。文中列举了两种不同的方案，并进行了比较以及改进，对关键器件也进行了功能介绍和测试。关键词：密码锁、74HC161、NE555、 prote
3、usAbstract: The design for the traditional mechanical locks important shortcomings and modern security protection and design of digital electronic locks. The design of electronic locks use four-digit password to unlock. The electronic lock 555 timed by the alarm, the alarm can be determined by the p
4、assword is correct or not. Password to be used after digital coding circuit and latch circuit to achieve to save passwords for password comparison. Password is not entered correctly within the specified time, the self-locking and reset. After entering the correct password lock signal from the LED. T
5、he article cited two different scenarios, and compared and the improvement of key functional components have also been introduced and tested.Keywords: Electronic lock；74HC161；NE555；proteus1. 前言1.1 设计背景随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。随着电子技术的发
6、展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。由于电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，
7、是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。目前，在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。由于门电路也具有现场可编程功能，当设计需要更改时，只需更改门电路中的控制和接口电路，无需更改外部电路的设计，大大提高了设计的效率，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事
8、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，受到了广大用户的欢迎。通常简单的数字电路就可实现密码不限次数重写，也就是说现在的硬件设计和软件设计一样灵活、方便。相对于基于单片机技术的电子密码锁，用简单门电路来来构成系统，可靠性提高，并且价格便宜。1.2 设计概述通过本次设计掌握数字电路系统设计的方法，熟悉电子密码锁设计相关硬件的使用，了解电子密码锁的系统构成，利用数字门电路实现电子密码锁的设计与实现，可以加深自己对所学专业的认识，关联知识，增强自己的动手能力，积累实践经验，为以后的工作打好基础。1.2.1设计目标1.在锁的控制电路中存储一个可以修改的4位代码，当开关锁按钮开关（可
9、设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于存储的代码时，进入开锁状态而使锁打开。2.从第一个按钮触动之后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开（可按复位键重新输入），并由扬声器发出持续20s的报警信号。3.电子锁也能作门铃使用，但响声已与报警声做区别处理1.2.2技术路线要实现该设计，就应把整个电路分为几大模块。分别是密码预设模块，密码输入模块，密码比较模块，锁存模块，定时模块，报警模块。先通过对各个模块进行设计、调试之后再将其组合起来进行整机调试。1.2.3实施计划首先就是要理清实现设计的框图，在总体框图的指导下，作出具体的电路图，由要设计实
10、现的功能，计算出各个电路元件的值，并逐一对各个元件进行选择。最后用仿真软件对设计进行仿真操作，调试软件，并对照出的设计有误的地方进行必要的修正，确保设计的正确。1.2.4必备条件要实现该电路的设计，首要的就是要制定出设计的实现框图，并在老师的指导和参照资料的条件下作出具体电路图，选定实现实现该设计的各种元器件。另外，还应由必要的软件帮助设计的完成。2.总体方案设计本节将介绍具体电子锁的设计方案2.1 方案比较2.1.1 方案一输入按钮开关输入锁存电路密码存储电路开锁控制电路5s定时电路20s定时电路锁装置音响电路自锁图2.1 方案一的原理框图方案一的原理框图如图2.1所示。本方案是用按键式的输
11、入方式输入密码，然后预设密码由74HC160和BCD数码管显示，而输入密码则由4508和BCD数码管显示，密码比较由异或门器件来实现，定时装置由555定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器2.1.2 方案二输入密码密码识别按下确认键密码正确 绿灯亮开锁密码错误555电路工作红灯亮蜂鸣器响十秒显示十秒倒计时图2.2 方案二的原理框图方案二的原理框图如图2.2所示。本设计提供了一个 4位拨码式按键输入开关 ,一个4位拨码式按键密码预设开关。用户必须按下按下事确认按钮后方可知用户输入的密码是否与预置密码一致,一致时密码锁可打开 ,本设计由绿色二极管亮代表密码正确 ,锁可以打开。密码不正确时，红色二极管
12、亮同时蜂鸣器响十秒，显示十秒倒计时2.2 方案论证第一套方案和第二套方案都可行，但是第一套方案的思路更清晰，想到了用4508+BCD数码管和74HC160+BCD数码管的方式显示密码，是比较好的想法，而第二套方案用NPN型三极管9013对555脉冲信号放大，从而驱动蜂鸣器报警，而第二套方案用NPN型三极管9013对门电路信号放大，从而驱动继电器工作比较难以实现2.3 方案选择基于第一套方案思路更清晰，实现的难度更小，更能体现我们的思想，故选择第一套方案。3. 单元模块设计3.1密码预设模块设计 图3.1 密码预设模块如图3.1所示为密码预设模块，通过这个电路预设密码，按键按下则给一个脉冲给74
13、HC160使其显示所输入的密码 图3.2 74HC160管脚图74HC160芯片同步十进制计数器（异异步清零）用于快速计数的内部超前进位用于n位级联的进位输出同步可编程序有置数控制线二极管位输入异步清零同步置数本电路是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除5的3位2进制计数器所用的附加选通所组成，有选通的零复位和置9输入。为了利用本计数器的最大计数长度（十进制），可将B输入童QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。LS90可以获得对称的十分频计数，办法是将QD输出接到A输入端，并把输入计数脉冲加到B输入端，在QA输出端处产生对称的十分频方波
14、。 图3.3 密码按键输入按钮触发脉冲BCD数码管译码显示 图3.4 密码预设输入显示3.2密码输入模块设计 图3.5 密码输入模块如图3.5所示为电子密码锁输入密码部分，输入对则上面的灯亮，不对则报警，5秒内未输入完成也报警。 图3.6 开锁指示灯 图3.7 密码输入键盘如图3.7所示为密码输入键盘，该模块主要实现给相应功能端一个上升和下降脉冲沿，该模块实现方式和原理按钮按下之前输出端为低，按下之后为高电平，按钮升起来为低电平。protues仿真原理图按钮之后，R之前为输出端。 图3.8 优先编码器如图3.8所示为CD4532组成的16线4线优先编码器，高六位为虚设优先编码器：允许同时输入两个或以上的有效编码信号，当同时输入几个有效编码信号时，优先编码器能按预先设定的优先级别，只对其中优先权最高的一个信号进行编码。 图3.9 CD4532管脚图3.3 555定时模块设计1、该模块主要实现定时报警，具体有以下几个功能： 1.5s内密码输入不正确则触发20s报警指示 2.5s内密码未输入完成则触发20s报警指示并且自锁复位。 3.5s内密码输入正确则不报警。
