数字电路密码锁课程设计

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“数字电子技术”课程设计

实验报告

姓名： 指导老师： 班级：13电子卓越班

学号：2013********* 时间：2014·12·05 东莞理工学院

电子工程学院

密码锁

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目录

一、 选题意义 …………………………………………………3

二、方案论证选择 ………………………………………………4

2.1 设计要求 ………………………………………………………4

2.2 拓展要求 ………………………………………………………4

2.3 系统框图 ………………………………………………………4

2.4 设计过程 ………………………………………………………5

三、电路设计 ……………………………………………5

3.1 所需芯片及芯片管脚图………………………………………5

3.2 CD4017构成的主题电路………………………………………6

3.2确认键的电路设计……………………………………………6

3.3输入密码三次锁死系统原理分………………………………7

3.4用led显示当前输入密码个数…………………………………8

3.5 综合电路 ………………………………………………………8

四、电路调试及实物照片 …………………………………9五、心得体会 ……………………………………………13

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一． 选题意义

1概述

电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。

2性能特点

其性能和安全性已大大超过了机械锁，特点如下：

1．保密性好,编码量多,远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。

2．密码可变。 用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。

3．误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。

4. 电子密码锁操作简单易行，一学即会。

5.干扰码功能 在输入正确密码前可输入任意码。

6.安保功能

如果连续输错4次密码将会自动断电3分钟。

7.紧急开启功能（Panic Open）

出门时无需其他操作，只需一次的把手动作，可机械的开启门，所以遇到火灾等应急状况下也迅速，安全的开启门。

8.入侵感应功能

在门上锁的状态下，有人破锁而入时，会发出强力的报警音。

9.火灾报警功能

在室内如果温度达到75°左右，将会发出强力的报警音，同时锁会自动开启。

10.双重锁定功能

外部强制锁定：在内部不能开启，适用于外出时，防止有人入侵。

内部强制锁定：在外部不能开启，让您在家时更安心、安全。

11.弱电提醒当电量不足时，在启动开门时，会有美妙的音乐提示您及时更换电池。

12.自动上锁功能

采用全自动锁芯，门关后6秒内自动上锁,外出更加安全。

本次我们设计的密码锁仅为逻辑电路部分，不涉及上文所述的具体的机械设备以及其他周边电路！

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二． 方案论证及优先选择

2.1设计要求

1.设计一个数字密码锁，要求只有按正确的顺序、次数输入6位密码，方能输出开锁信号。

2.设置三个正确的A、B、C密码键和若干个伪键，任何伪键按下后，密码锁都无法打开。

3. 6位密码可以是：A、A、A、B、C、C或A、B、B、B 、C 、C等多种方案。

4．能显示已输入键的个数（依次点亮LED）。

5. 每次只能接受七次按键信号，且第七个键只能是“确认”键或“重输”键，其他无效。

2.2拓展要求：

第一次密码输错后，可以再次输入。但若连续三次输入错码，系统将被锁住，必须由系统操作员解除（复位）。或者从第一次按键开始，30秒内没能正确输入密码后，系统将被锁住，必须由系统操作员解除（复位）。

2.3系统框图

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2.4设计过程

根据系统框图，可以很明确地知道这个电路的大体构架，首先电路的主体部分将采用十进制计数器CD4017芯片来搭建，每一块CD4017负责一个按键密码的记录，然后在驱动下一块CD4017，以此类推即可搭建出密码锁的 主体部分。

其次，用移位寄存器74HC164来显示单次输入密码的个数，每输入一个密码，就在移位寄存器的输出端输出一个高电平用来驱动一个LED小灯，这样便可实现这个功能。

然后，电路设置为若连续输入密码错误三次，系统将会自动锁死，只有系统员才能解锁，这个功能我准备依旧使用十进制计数器CD4017来实现，通过输入错误密码后按了确认键的次数来锁定系统，而该芯片的重置端用一个独立的按键提供，这样锁定信号（高电平）一旦产生，普通人就无法解锁锁定的系统，只有系统员才能接触到这块芯片的重置端，也就只有系统员能恢复系统。

详细的设计请见仿真原理图！

三．电路设计

3.1所需芯片及芯片管脚图 ANDY 6 3.2 CD4017构成的主题电路

上图就是这个设计的主体部分，由三个CD4017组成，第一块CD4017表示键“A”储存的密码，只有键入三次“A”键，O3端才会输出一个高电平，再经过一个非门，转化成低电平，使第二块CD4017芯片工作，然后只有正确键入两次“B”键，O2端才会输出一个高电平通过非门转化成低电平去使能第三块芯片，然后键入一次“C”键，O1端输出高电平，这个就是可以控制锁开关的状态的信号，综上所述，只有依次键入三次“A”键，两次“B”键，一次“C”键，才会有使锁打开的信号输出（密码为AAABBC）！

CD4017 74HC164

CD4069 CD4001

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3.2确认键的电路设计

由于输入密码结束后需按“确认”键才符合日常操作，于是便在”C“键功能芯片后添加了一块CD4017来实现，原理如上图所示，不再赘述。

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3.3输入密码三次锁死系统原理分析

这一部分电路的原理是：CD4017从“确认”键处获得脉冲信号的次数，当按下确认键三次后，此芯片的O3端会输出一个高电平，把此高电平接入“A”键功能芯片的使能端，便可锁住“A”键的CD4017芯片（CD4017低电平使能），使得主体电路无法工作，同时把O3的高电平接入这块CD4017的使能端，把这块芯片也进行锁定，排除在三次输错密码按下确认键后，在按下确认键，导致这里时钟端的脉冲再一次改变，导致O3端再次输出低电平，锁住系统将会失败。这样的话，只有程序员按下重置键后，才可清除CD4017保持的状态，这样系统便可重新工作！

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3.4用led显示当前输入密码个数

在这部分，我选择了74HC164移位寄存器来实现这个功能，并且在这个芯片的基础上设定输入密码个数的限定值（只能输入最多六位密码）。用四输入与门采集“A”“B”“C”“伪键”按下的个数，按下的次数每增加一次，输出端向下一位移动一次，并保持住之前的状态，这样便可实现显示输入当前密码的个数的功能，原理还是比较浅显的，然后再把QG端送到每个密码键的清除端，若输入第七个密码时便自动清除当前键入的所有数据，以此实现最大密码输入数，这部分原理比较简单。

3.5整体电路图

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四． 电路调试及实物照片

说实话，当模拟仿真完成之后，紧绷了一天的神经终于稍稍放松了，但是，一想到隔天就要检查了，我便立刻投身到接线中去！

在这次课程设计之前，在杨杰老师的带领下，我已经做过多次数电实验了，但是，不得不说一句：这么多芯片，这么大规模的电路的接线还是让我费了一番苦心啊！

在第一次完成接线后，我发现整个电路根本没反应…

于是开始排查电路,这规模,排查时眼睛都酸了…但是，几经周折电路终于有了反应但是却无法实现既定的功能。

于是开始逐个对芯片进行故障排查，在这里我就想吐槽一下EWB这个仿真软件了，仿真程度实在是太低了，就像之前我仿真接线时居然把多个输出直接并联在一起，仿真也正常，接线时才反应过来，于是有增加了几个逻辑门芯片。第一个CD4017的排查我使用了LED来检查，几经周折，第一个CD4017终于正常！

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于是用同样的方法排查接下来的芯片，终于排查了“A”“B”“C”功能键的故障！

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本以为很快就可以完成，结果发现输入错误密码三次后的锁定却出了问题，在按下三次确认键后是可以把系统“锁住”，但是很快问题就暴露了——无法完全锁住，当“锁住”后再继续按确认键时，系统又会自动恢复正常！认真看了下原理图，原来这块CD4017在锁住系统功能时并没有锁住自己，也就是说它本身还在工作状态，那自然就可以继续接受“确认”键的信号了，从而导致无法真正锁死系统，于是我就把锁死系统的信号同时导出引到它自身的使能端，结果就成功了！

排除完这个问题，这个电路就已经可以正常工作了，可以说，这个设计已经成功了！

五． 心得体会

经过一天的艰苦奋战，本以为不可能的任务最终还是完成了，没有辜负我辛苦的熬夜！从这次的课程设计中，我的收获还是很大的！接下来就分享一下我的收获：