電子技術(shù)課程設(shè)計電子密碼鎖

1、 課程設(shè)計(綜合實驗)報告( 2014- 2015年度第二學(xué)期)名 稱： 電子技術(shù)綜合實驗 題 目： 電子密碼鎖 院 系：能與動力與機(jī)械工程學(xué)院班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計周數(shù)： 一 周 成 績： 日期：2015年 6月30日目 錄目 錄1電子技術(shù)綜合實驗任務(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)度計劃2四、 設(shè)計（實驗）成果要求2五、 考核方式2一、 綜合實驗的目的與要求31. 綜合實驗的目的32. 綜合實驗的要求33. 電子密碼鎖的設(shè)計要求3二、設(shè)計框圖及電路系統(tǒng)概述（舉例）41. 設(shè)計思路42. 系統(tǒng)框圖4三、 各單元電路的設(shè)計方案及原理說

2、明、參數(shù)計算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定時器電路95. 10S定時器電路106. 總電路11四、 調(diào)試過程11五、 綜合實驗總結(jié)13六、 參考文獻(xiàn)14附錄15電子技術(shù)綜合實驗任務(wù)書一、目的與要求1. 目的1.1 課程設(shè)計是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識的能力，逐步增強(qiáng)實際工程訓(xùn)練。1.2 注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想，掌握課程設(shè)計的主要內(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)的理論知識和技能解決實

3、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)到的理論知識與實踐技能獨(dú)立完成一個設(shè)計課題。2.2 根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊、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)會電子電路的安裝與調(diào)試技能，利用“觀察、判斷、實驗、再判斷”的基本方法，解決實驗中出現(xiàn)的問題。2.5 學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。2.6 通過課程設(shè)計，逐步形成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實事求是的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生樹立一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)

4、濟(jì)觀點和全局觀點。2.7 在課程設(shè)計過程中，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個既有學(xué)習(xí)價值又有一定的實用性和趣味性的設(shè)計課題，學(xué)生根據(jù)自身情況自由選擇其中之一。1. 移位寄存器型彩燈控制器2. 智力競賽搶答器3. 電子拔河游戲機(jī)4. 交通信號燈控制器5. 電子密碼鎖6. 數(shù)字電子鐘三、 進(jìn)度計劃序號設(shè)計(實驗)內(nèi)容完成時間備注1設(shè)計內(nèi)容講解、學(xué)習(xí)資料查找方法半天2發(fā)放材料、清點材料、熟悉各種元器件半天3查找資料、設(shè)計電路、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驗收、撰寫實驗報告1天四、 設(shè)計（實驗）成果要求1.

5、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，通過論證與選擇，確定總體方案；然后對方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計計算；最后畫出總體電路圖。2. 預(yù)設(shè)計經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后，學(xué)生即可向?qū)嶒炇翌I(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)計指標(biāo)要求。3. 在Multisim軟件平臺上學(xué)生可直接設(shè)計、仿真和實現(xiàn)，直至達(dá)到設(shè)計要求。五、 考核方式綜合以下指標(biāo)評定課程設(shè)計總成績：優(yōu)、良、中、及格和不及格。1. 設(shè)計方案的正確性與合理性；2. 實驗動手能力(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)報告；4. 答辯情況(課題的論述和回答問題的情況)；5. 設(shè)計過程

6、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2 課程 課程設(shè)計（綜合實驗）報告1、 綜合實驗的目的與要求1. 綜合實驗的目的1.1 課程設(shè)計是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識的能力，逐步增強(qiáng)實際工程訓(xùn)練。1.2 注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想，掌握課程設(shè)計的主要內(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)的理論知識和技能解決實際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。2. 綜合實驗的要求2.1 能夠根據(jù)設(shè)計任務(wù)和指標(biāo)要求，綜合運(yùn)

7、用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識與實踐技能獨(dú)立完成一個設(shè)計課題。2.2 根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊、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)會電子電路的安裝與調(diào)試技能，利用“觀察、判斷、實驗、再判斷”的基本方法，解決實驗中出現(xiàn)的問題。2.5 學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。2.6 通過課程設(shè)計，逐步形成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實事求是的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生樹立一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟(jì)觀點和全局觀點。2.7 在課程設(shè)計過程中，要做到愛護(hù)公物、遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作、

8、注意安全。3. 電子密碼鎖的設(shè)計要求3.1 能夠根據(jù)設(shè)計任務(wù)和指標(biāo)要求，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識與實踐技能獨(dú)立完成一個設(shè)計課題。3.2 在鎖的控制電路中儲存一個可修改的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，進(jìn)入開鎖狀態(tài)使鎖打開。3.3 從第一個按鈕觸動之后的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秒的報警信號。15二、設(shè)計框圖及電路系統(tǒng)概述（舉例）1. 設(shè)計思路（1）該題的主要任務(wù)是產(chǎn)生一個開鎖信號，而開鎖信號的形成條件是輸入代碼和已設(shè)置的密碼相同。實現(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

9、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。（2）在產(chǎn)生開鎖信號后，要求輸出聲、光信號。其中音響的產(chǎn)生可以由開鎖信號去觸發(fā)一個音響電路。其中的光信號可以用開鎖信號點亮LED指示燈。（3）用按鈕開關(guān)的第一個動作信號觸發(fā)一個5S的定時器，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秒的報警信號。2. 系統(tǒng)框圖 圖1 電子密碼鎖系統(tǒng)框圖3、 各單元電路的設(shè)計方案及原理說明、參數(shù)計算1. 密碼預(yù)設(shè)電路圖2密預(yù)設(shè)電路設(shè)計方案及原理：密碼預(yù)設(shè)電路由4片74LS151芯片，4個開關(guān)，1個電源，1個電阻，2個地組成。74LS151具有數(shù)據(jù)選

10、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。2. 密碼輸入電路 圖3密碼輸入電路設(shè)計方案及原理：密碼輸入電路由4片74LS151芯片，4個開關(guān)，1個電源，1個電阻，2個地組成。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，因此撥動開關(guān)即能改變高低電平，從而能通過74LS121對數(shù)據(jù)做出選擇。此外密碼輸入還外加了鎖死部分，當(dāng)密碼輸入錯誤5秒后自動鎖死，這是通過配合5S定時器電路完成的，當(dāng)5S定時器計數(shù)到5后，產(chǎn)生一個低電平，是開關(guān)兩端都接了低電平

11、，從而無法通過開關(guān)改變電平高低，就無法對數(shù)據(jù)做出選擇。3. 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：4. 5S定時器電路 圖5 5S定時器電路設(shè)計方案與原理：5S定時器用74LS161芯片，74LS161有計數(shù)功能，由于要實現(xiàn)的功能是計數(shù)到5S是就停止，所以通過計數(shù)到5S時的輸出特征，以及密碼是否輸入正確這兩個條件來判斷，用與門連接此兩條件，輸出端連接7

12、4LS161的使能端，這樣就能實現(xiàn)密碼輸錯開始計時，而且計數(shù)到5S 就停止的功能。此外，還使用了一個按鍵，該按鍵能夠重置電路。74LS161功能表：5. 10S定時器電路 圖6 10S定時器電路設(shè)計方案及原理：選擇具有計數(shù)功能的74LS151芯片，使其計數(shù)到10S停止。通過計數(shù)到10S時輸出特征以及5S定時時器是否計數(shù)完成這兩個條件就能讓該計數(shù)器再5S定時器計數(shù)到5后開始計數(shù)，并且計數(shù)到10秒就停止。同時接了一個開關(guān)，開關(guān)的一端與電源相接，一端與地相接，撥動開關(guān)就能改變高低電平，從而實現(xiàn)重置的功能。6. 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

13、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定時器和10S定時器。再10S定時器外端還接了蜂鳴器，能發(fā)出報警聲音?？傠娐穲D實現(xiàn)了一下兩個功能：第一在鎖的控制電路中儲存一個可修改的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，進(jìn)入開鎖狀態(tài)使鎖打開。第二從第一個按鈕觸動之后的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秒的報警信號。4、 調(diào)試過程調(diào)試過程中遇到了某些錯誤，在局部電路5S定時器里，顯示器能正常計數(shù)，可是發(fā)現(xiàn)在總電路圖中，5S定時器的計數(shù)是混亂的，于是重新檢查

14、電路，發(fā)現(xiàn)是定時器的輸出端與顯示器的輸入端連線連錯了。在考慮密碼預(yù)設(shè)電路時，曾考慮過三種方案，剛開始設(shè)計的這兩種方案調(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)計過程中錯誤的兩種方案： 圖8密碼預(yù)設(shè)電路 圖9密碼預(yù)設(shè)電路5、 綜合實驗總結(jié)課程設(shè)計后，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，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)計試一次很好的機(jī)會，它提供了一個平臺，讓我們能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的知識在實踐中得到檢驗，并且對理論知識有更加深刻的體驗。在課程設(shè)計的過程中，鍛煉了我的獨(dú)立

15、思考能力，自己通過參考書本的知識點，然后構(gòu)思，最后將其實現(xiàn)。其中遇到過很多錯誤，比如電路設(shè)計的錯誤，不能實現(xiàn)某功能或者只實現(xiàn)了某一部分功能。最后還是要自己仔細(xì)檢查，思考哪些功能不完善，并且做出改進(jìn)。電子密碼鎖的設(shè)計是在電子技術(shù)基礎(chǔ)課程后，自己設(shè)計的課外科技活動。是教學(xué)計劃中實踐方面的重要組成部分，也是落實本科學(xué)生科研訓(xùn)練計劃的要求。在著重基礎(chǔ)、注重前沿的前提下，促進(jìn)電子信息類專業(yè)和課程的建設(shè)，促進(jìn)教學(xué)改革，在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手能力；加強(qiáng)科學(xué)研究和工程實踐素質(zhì)的訓(xùn)練，提高自己對實際問題進(jìn)行設(shè)計、制作的綜合能力；為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計和在今后工作崗位上獨(dú)立開展科學(xué)研究打下良好基礎(chǔ)。同時提升了同學(xué)間的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。 以上為實習(xí)期間所設(shè)計的電子密碼鎖電路，它經(jīng)過多次修改和整理，以是一個比較不錯的設(shè)計，可以滿足人們的基本要求，但因為水平有限，此電路中也存在一定的問題，功能也較少。通過這一周的學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先，通過學(xué)習(xí)使自己對課本上的知識可以應(yīng)用于實際，使的理論與實際相結(jié)合，加深自己對課本知識的更好理解，同時