【正文】 電氣信息學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書題 目： 電子密碼鎖專 業(yè)： 信息工程年 級(jí)： 2009級(jí)學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 36xxxxxxxxxxxx7指導(dǎo)教師： 完成日期： 2011 年 6 月 26 日西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目 錄 32總體方案設(shè)計(jì) 5 方案比較 5 方案一 5 方案二 5 方案論證 6 方案選擇 6 7 7 9 555定時(shí)模塊設(shè)計(jì) 11 密碼比較模塊設(shè)計(jì) 15 19 19 20 21 硬件調(diào)試 21 系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置 21 功能調(diào)試 2指標(biāo)參數(shù) 25 25 25 25 27 28 29 30附錄：系統(tǒng)仿真總圖 31第 37 頁(yè)電子密碼鎖摘 要：本設(shè)計(jì)的電子密碼鎖采用四位密碼解鎖。該電子密碼鎖通過(guò)555定時(shí)報(bào)警，通過(guò)報(bào)警即可判斷密碼正確與否。數(shù)字密碼輸入后采用編碼電路和鎖存器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)保存密碼，以便進(jìn)行密碼比較。密碼未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸入正確，則進(jìn)行自鎖和復(fù)位。密碼輸入正確后開鎖信號(hào)由LED指示。文中列舉了兩種不同的方案，并進(jìn)行了比較以及改進(jìn)，對(duì)關(guān)鍵器件也進(jìn)行了功能介紹和測(cè)試。關(guān)鍵詞：密碼鎖、74HC16NE55 proteusAbstractThe design for the traditional mechanical locks important shortings and modern security protection and design of digital electronic locks. The design of electronic locks use fourdigit password to unlock. The electronic lock 555 timed by the alarm, the alarm can be determined by the password is correct or not. Password to be used after digital coding circuit and latch circuit to achieve to save passwords for password parison. Password is not entered correctly within the specified time, the selflocking and reset. After entering the correct password lock signal from the LED. The article cited two different scenarios, and pared and the improvement of key functional ponents have also been introduced and tested.Keywords: Electronic lock；74HC161；NE555；proteus1. 前言 設(shè)計(jì)背景隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)安全的要求也就越來(lái)越高。鎖自古以來(lái)就是把守護(hù)門的鐵將軍，人們對(duì)它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長(zhǎng)期以來(lái)研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀(jì)30年代就開始了，在一些特殊場(chǎng)所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過(guò)鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過(guò)程。研究這種鎖的初衷，就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以與機(jī)械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無(wú)需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來(lái)越多的人所欣賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實(shí)用的還是按鍵式電子密碼鎖。20世紀(jì)80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場(chǎng)合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對(duì)它的研究一直沒有明顯進(jìn)展。目前，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，電子密碼鎖技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，通過(guò)多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)大門的管理。在我國(guó)電子鎖整體水平尚處于國(guó)際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場(chǎng)上仍以按鍵電子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)水平，現(xiàn)國(guó)內(nèi)有幾個(gè)廠生產(chǎn)供應(yīng)市場(chǎng)。由于門電路也具有現(xiàn)場(chǎng)可編程功能，當(dāng)設(shè)計(jì)需要更改時(shí)，只需更改門電路中的控制和接口電路，無(wú)需更改外部電路的設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)的效率，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡(jiǎn)單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的歡迎。通常簡(jiǎn)單的數(shù)字電路就可實(shí)現(xiàn)密碼不限次數(shù)重寫，也就是說(shuō)現(xiàn)在的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)一樣靈活、方便。相對(duì)于基于單片機(jī)技術(shù)的電子密碼鎖，用簡(jiǎn)單門電路來(lái)來(lái)構(gòu)成系統(tǒng)，可靠性提高，并且價(jià)格便宜。 設(shè)計(jì)概述通過(guò)本次設(shè)計(jì)掌握數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，熟悉電子密碼鎖設(shè)計(jì)相關(guān)硬件的使用，了解電子密碼鎖的系統(tǒng)構(gòu)成，利用數(shù)字門電路實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可以加深自己對(duì)所學(xué)專業(yè)的認(rèn)識(shí)，關(guān)聯(lián)知識(shí)，增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為以后的工作打好基礎(chǔ)。，當(dāng)開關(guān)鎖按鈕開關(guān)（可設(shè)置成6位至8位，其中實(shí)際有效為4位，其余為虛設(shè)）的輸入代碼等于存儲(chǔ)的代碼時(shí)，進(jìn)入開鎖狀態(tài)而使鎖打開。，則電路自動(dòng)復(fù)位并進(jìn)入自鎖狀態(tài)，使之無(wú)法再打開（可按復(fù)位鍵重新輸入），并由揚(yáng)聲器發(fā)出持續(xù)20s的報(bào)警信號(hào)。，但響聲已與報(bào)警聲做區(qū)別處理要實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)，就應(yīng)把整個(gè)電路分為幾大模塊。分別是密碼預(yù)設(shè)模塊，密碼輸入模塊，密碼比較模塊，鎖存模塊，定時(shí)模塊，報(bào)警模塊。先通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試之后再將其組合起來(lái)進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。首先就是要理清實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的框圖，在總體框圖的指導(dǎo)下，作出具體的電路圖，由要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，計(jì)算出各個(gè)電路元件的值，并逐一對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行選擇。最后用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真操作，調(diào)試軟件，并對(duì)照出的設(shè)計(jì)有誤的地方進(jìn)行必要的修正，確保設(shè)計(jì)的正確。要實(shí)現(xiàn)該電路的設(shè)計(jì)，首要的就是要制定出設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)框圖，并在老師的指導(dǎo)和參照資料的條件下作出具體電路圖，選定實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的各種元器件。另外，還應(yīng)由必要的軟件幫助設(shè)計(jì)的完成。本節(jié)將介紹具體電子鎖的設(shè)計(jì)方案 方案比較 方案一輸入按鈕開關(guān)輸入鎖存電路密碼存儲(chǔ)電路開鎖控制電路5s定時(shí)電路20s定時(shí)電路鎖裝置音響電路自鎖 方案一的原理框圖。本方案是用按鍵式的輸入方式輸入密碼，然后預(yù)設(shè)密碼由74HC160和BCD數(shù)碼管顯示，而輸入密碼則由4508和BCD數(shù)碼管顯示，密碼比較由異或門器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，定時(shí)裝置由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器 方案二輸入密碼密碼識(shí)別按下確認(rèn)鍵密碼正確 綠燈亮開鎖密碼錯(cuò)誤555電路工作紅燈亮蜂鳴器響十秒顯示十秒倒計(jì)時(shí) 方案二的原理框圖。本設(shè)計(jì)提供了一個(gè) 4位撥碼式按鍵輸入開關(guān) ,一個(gè)4位撥碼式按鍵密碼預(yù)設(shè)開關(guān)。用戶必須按下按下事確認(rèn)按鈕后方可知用戶輸入的密碼是否與預(yù)置密碼一致,一致時(shí)密碼鎖可打開 ,本設(shè)計(jì)由綠色二極管亮代表密碼正確 ,鎖可以打開。密碼不正確時(shí)，紅色二極管亮同時(shí)蜂鳴器響十秒，顯示十秒倒計(jì)時(shí) 方案論證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數(shù)碼管和74HC160+BCD數(shù)碼管的方式顯示密碼，是比較好的想法，而第二套方案用NPN型三極管9013對(duì)555脈沖信號(hào)放大，從而驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，而第二套方案用NPN型三極管9013對(duì)門電路信號(hào)放大，從而驅(qū)動(dòng)繼電器工作比較難以實(shí)現(xiàn) 方案選擇基于第一套方案思路更清晰，實(shí)現(xiàn)的難度更小，更能體現(xiàn)我們的思想，故選擇第一套方案。3. 單元模塊設(shè)計(jì) 密碼預(yù)設(shè)模塊，通過(guò)這個(gè)電路預(yù)設(shè)密碼，按鍵按下則給一個(gè)脈沖給74HC160使其顯示所輸入的密碼 74HC160管腳圖74HC160芯片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（異異步清零）?用于快速計(jì)數(shù)的內(nèi)部超前進(jìn)位?用于n位級(jí)聯(lián)的進(jìn)位輸出?同步可編程序?有置數(shù)控制線?二極管位輸入?異步清零?同步置數(shù)?本電路是由4個(gè)主從觸發(fā)器和用作除2計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長(zhǎng)度為除5的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成，有選通的零復(fù)位和置9輸入。為了利用本計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度（十進(jìn)制），可將B輸入童QA輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A上，此時(shí)輸出就如相應(yīng)的功