電子鎖電子設計

1、課程設計(論文)題 目 名 稱 電子鎖設計 課 程 名 稱 電子技術課程設計 學 生 姓 名 曾 超 學 號 1141201136 系 、專 業(yè) 電氣工程及其自動化 指 導 教 師 李 海 娜 2013年 12月 9 日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業(yè)11級電氣工程及其自動化學生姓名曾超學 號1141201136題目名稱電子密碼鎖設計設計時間2013.12.92013.12.20課程名稱 電子技術課程設計課程編號121202306設計地點電工電子實驗室408、409一、課程設計（論文）目的電子技術課程設計是電氣工程及自動化專業(yè)的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是對已學模擬電子技術、數字電子技術

2、知識的綜合性訓練，這種訓練是通過學生獨立進行某一課題的設計、安裝和調試來完成，著重培養(yǎng)學生工程實踐的動手能力、創(chuàng)新能力和進行綜合設計的能力，并要求能設計出完整的電路或產品，從而為以后從事電子電路設計、研制電子產品奠定堅實的基礎。二、已知技術參數和條件用中小規(guī)模集成芯片設計并制作一電子密碼鎖，具體要求如下：1、該鎖有預先設定好的四位二進制數開鎖密碼，在開鎖控制信號作用下該密碼可以打開鎖。2、開鎖時，其預先設計好的代碼與按下的開鎖密碼相符，且開鎖信號有效時，鎖打開。3、若不符，電路將發(fā)出聲、光報警信號。4、不開鎖時，鎖關閉。三、 任務和要求1. 按學校規(guī)定的格式編寫設計論文。2. 論文主要內容有：

3、課題名稱。設計任務和要求。方案選擇與論證。方案的原理框圖，系統(tǒng)電路圖，以及運行說明；單元電路設計與計算說明；元器件選擇和電路參數計算的說明等。必須用proteus或其它仿真軟件對設計電路仿真調試。對調試中出現的問題進行分析，并說明解決的措施；測試、記錄、整理與結果分析。收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。注：1此表由指導教師填寫，經系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；2此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。四、參考資料和現有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等）胡宴如 主編.模擬電子技術基礎.高等教育出版社.2011年張克農 主編.數字電子技術. 高教出版社出版.第一版.201

4、0年彭介華 主編.電子技術課程設計指導.高教出版社出版.第一版.2002年電子電工實驗指導書電子電工實驗室可以提供的主要儀器設備：示波器型號規(guī)格VP-5220、電子學習機型號規(guī)格WL-V、萬用表MF10；以及分立元件、或中規(guī)模集成芯片。五、進度安排2013年12月9日-10日：收集和課程設計有關的資料，熟悉課題任務和要求；2013年12月11日：總體方案設計，方案比較，選定方案；2013年12月12日-15日：單元電路設計，參數計算，元器件選擇，整體電路圖；2013年12月16日-17日：系統(tǒng)仿真調試改進； 2013年12月18日-19日：整理撰寫設計論文；2013年12月20日：答辯六、教研

5、室審批意見設計目的明確，要求合理，難度適中，符合課程設計教學要求。教研室主任（簽字）： 2013年11月20日七、主管教學主任意見符合課程設計要求 主管主任（簽字）： 2013年11月20日八、備注指導教師（簽字）： 學生（簽字）：邵陽學院課程設計（論文）評閱表學生姓名 曾超 學 號 1141201136 系 電氣工程系 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化 題目名稱 電子鎖設計 課程名稱 電子技術課程設計 一、學生自我總結在這兩周的電子鎖課程設計期間，我遇到了平時從未有過的困難。因為課程設計不是某一方面的知識就可以完成的，而是多個知識點的結合，再與平時所學的理論知識相銜接。又因為自己所學的知識有限，

6、要設計出此電路需要花費大量的時間去查找資料，一個人真的很難完成，但經過幾周的艱苦努力，團隊的默契配合，終于還是完成了課程設計的任務。通過對電子鎖的設計，我學到了很多的知識，一方面，我掌握了常用元件的識別和測試方法；熟悉了常用的儀器儀表；以及如何提高電路的性能等等。另一方面，我深刻認識到了“理論聯(lián)系實際”這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。雖說實物沒做出來，有些遺憾，但仍然感覺到受益頗多。 學生簽名： 年 月 日二、指導教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權 重304030單項成績指導教師評語： 指導教師（簽名）： 年

7、 月 日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面；2、 表中的“評分項目”及“權重”根據各系的考核細則和評分標準確定。摘要隨著社會的不斷進步,電子技術也飛速的向前發(fā)展.特別是大規(guī)模集成電路的發(fā)展,把我們帶進了電子化。特別是計算機的發(fā)展，真可謂是突飛猛進。自從1946年世界上第一臺計算機的誕生以來，還不到六十年的時間，計算機就取得了舉世矚目的成績。特別是在通信領域，實現了信息一體化的時代。作為大學生的我們，更需要加強實踐能力的培養(yǎng)。課程設計在一定程度上反映了我們對理論知識的理解程度，是理論與實踐的橋梁。它不僅能鍛煉我們的動手能力，而且能夠培養(yǎng)

8、我們對問題的思考能力以及對知識的進一步了解。當你能把你所學到知識化作為現實的東西時，我們能力就提升到一個新臺階。 很多人都認為學習是枯燥無味的，有時覺得與現實太遙遠。在學習之余，我們仍然可以找到一點有趣的事情，比如說做一個聲控燈泡、數字鐘等等。生活中我們要找到自己感興趣的東西。電子密碼鎖由于其安全性高、成本低、功耗低、易操作等自身的優(yōu)勢，越來越受到人們的青睞。采用EDA技術，利用MAX+plusII軟件平臺、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA，完成數字密碼鎖的功能設計與仿真，大大簡化其結構，降低成本，提高了數字密碼鎖的保密性和可靠性。本文介紹利用數字邏輯電路設計一種電子密碼鎖，實現對門的電子控制和報

9、警，并且有各種附加電路保證電路能夠穩(wěn)定可靠地工作，有極高的安全系數關鍵詞：電子密碼鎖；單穩(wěn)態(tài)電路； JK觸發(fā)器；計數器目錄中文摘要1 緒論11.1 數字密碼鎖基本原理及其組成12 設計內容及要求7 2.1 設計目的及主要要求72.2 設計思想103 系統(tǒng)各電路模塊的設計103.1 總電路框圖3.2 密碼輸入模塊的設計113.3 密碼修改模塊的設計133.4 密碼檢驗模塊的設計153.5 開鎖模塊的設計163.6 報警電路的設計3.7 音頻方波信號模塊的設計174 總體電路的設計175 系統(tǒng)仿真及調試175.1 Proteus仿真軟件的介紹5.2 仿真過程及其結果18結束語致謝參考文獻191 緒

10、論密碼鎖是實際應用極為廣泛的一種數字電路，它的主要功能是用來對某些操作進行加密保護，目的是避免無權人員使用某些設施或者進行越權操作，例如銀行自動柜員機、自動售貨機、門卡系統(tǒng)或者保險柜中都含有這種密碼鎖。在電子技術飛速發(fā)展的今天，具有防盜報警等功能的電子密碼鎖代替彈子鎖和密碼量少、安全性差的機械式密碼鎖已是必然趨勢。電子密碼鎖具有機械鎖無可比擬的優(yōu)越性，它不但可以完成鎖本身的功能，還可以兼有多種功能，如記憶、識別、報警等，電子密碼鎖以其安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點受到越來越多人的歡迎。但是目前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機進行設計的，其成本較高且可靠性得不到保證，電路比較復雜，性能

11、不夠靈活。本文采用EDA技術設計了一種數字密碼鎖，該密碼鎖具有密碼預置和誤碼報警等功能，用一片FPGA芯片實現。由于充分利用了FPGA芯片密度大、功耗低、可重復編程和具有嵌人式陣列塊的結構特點，從而大大簡化了系統(tǒng)結構，降低了成本，提高了系統(tǒng)的保密性和可靠性，采用這種器件開發(fā)的數字系統(tǒng)，其維護、升級與改進極其方便。而設計過程中的仿真，確保了設計的一次成功率。1.1 數字密碼鎖基本原理及其組成一個基本的密碼鎖是由密碼鎖主體以及附加的外圍指示電路組成的，其中密碼鎖主體的主要作用是用來接收密碼并進行密碼的驗證操作；附加的外圍指示電路的主要作用是用來顯示輸入的密碼和根據密碼驗證的結果來給出不同的指示燈顯

12、示或者啟動報警裝置，而報警裝置則通常采用揚聲器。數字密碼鎖的功能如圖1所示：2 設計內容及要求2.1 設計目的及主要要求設計目的：1、鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，提高綜合運用本課程所學知識的能力。2、培養(yǎng)根據設計需要選學參考書籍，查閱相關手冊、圖表和文獻資料的自學能力。3、通過電路方案的分析、論證和比較，設計計算和選取元器件、電路組裝、調試和檢測等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設計方法。4、學會簡單電路的實驗調試和性能指標的測試方法，提高學生動手能力和進行數字電子電路實驗的基本技能。設計要求：課程設計中，鎖體用LED代替（如“綠燈亮”表示開鎖，“紅燈亮”表示閉鎖）。其密碼為

13、方4位（或8位）二進制代碼（代碼自設定）。開鎖指令為串行輸入碼，當開鎖密碼與存儲密碼一致時，鎖被打開。當開鎖密碼與存儲密碼不一致時，可重復進行，若連續(xù)三次未將鎖打開，電路則報警并實現自鎖。（報警動作為響1分鐘，停10秒）選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。計算電路元件參數與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。安裝調試設計電路。2.2 設計思想由移位寄存器構成密碼輸入電路，有開關與非門構成密碼比較與存儲電路，四個74LS192計數器分別構成由輸入三次錯誤，報警60秒停10秒連續(xù)三次的報警電路，燈泡亮表示報警，報警再加反饋回路實現對前面電路的控制。3 系統(tǒng)各電路模塊的設計3.1 總電

14、路框圖注：1 密碼輸入模塊，包括密碼輸入和CP1信號輸入2 密碼修改模塊，包括密碼輸入和CP2信號輸入3 密碼檢驗模塊，包括兩個四位數據比較器4 開鎖模塊，有開鎖，有開鎖指示5 二極管開鎖指示模塊6 報警電路模塊，由聲光報警兩模塊組成7 聲音模塊，由555產生一方波信號引入蜂鳴器產生聲音8 二極管報警指示模塊3.2 密碼輸入模塊的設計原理：預置密碼是八位二進制密碼（高低電平控制），按下鍵為1，未按鍵為0，平時（輸入端）均處于0狀態(tài)。電路用一個開關按鍵SW1依此輸入8位密碼，用SW2控制次脈沖信號的產生，每來一個脈沖，就把SW1中代碼（0和1）輸入到移位寄存器74ls194由兩片74ls194接

15、成的8位移位寄存器會依此把密碼記入電路，停止輸入脈沖信號，改變開關設置不會影響密碼的存入，表示密碼輸入完成。3.3 密碼修改模塊的設計原理：和密碼輸入模塊同理，每輸入一次脈沖信號，控鍵依此輸入8位密碼。3.4 密碼檢驗模塊的設計原理：模塊電路由兩塊一樣的74LS85四位數據比較器組成。從U2的A0到A3和U3的A0到A3輸入八位密碼，從U2的B0到B3和U3的B0到B3接入原來設置的八位密碼，對其進行比較，如果現時輸入的密碼與原來設定的密碼一致，則在U3的第6管腳輸出高電平，作為開鎖信號，在開鎖信號有效的情況下，實現開鎖。如果不一致，則在I3第6管腳輸出低電平，作為報警信號。3.5 開鎖模塊的

16、設計原理：密碼正確時，從U5:A的第2管腳中輸入密碼檢驗信號1,錯誤是為0；要開鎖時，從U5A的第1管腳中輸入開鎖控制信號1，不開鎖時，輸入為0。當開鎖開關打上（打上為1）且密碼正確時 U5:A的1、2管腳均為高電平，則U5:A的第3管腳輸出為1,此時，綠燈D1亮，電磁鎖在開鎖信號下，實現開鎖功能。平時不開鎖，或密碼不正確時，則U5:A的第3管腳輸出為0,此時綠燈D1滅，電磁鎖在無開鎖信號下，關閉3.6 報警電路的設計原理：從四位比較器中傳來密碼校驗的信號，若傳來是密碼錯誤則從U4:A的第1管腳中輸入信號為0（若密碼正確為1）。經過U4:A反相器的變化變?yōu)?,并輸入到U5:B與門的5管腳，加上

17、從U5:B管腳4中輸入的開鎖信號1，使U5:B管腳6輸出高電平，此時光報警信號紅燈D2亮，從U5:B管腳6輸出高電平和1KHz的方波分別從U5:C的管腳9和10輸入，在U5:B管腳8中輸出1KHz的音頻信號，蜂鳴器ls1發(fā)出聲音報警信號。3.7 音頻方波信號模塊的設計工作原理：該模塊為由555定時器構成的多諧振蕩器。參數計算：T1 =(R1 +R2)Cln2 、T2 =R2Cln2，電路的振蕩周期為T=(R1 +2R2)Cln2。注：該模塊是產生給報警模塊的音頻信號，產生的CP信號對占空比沒什么要求，頻率只要適當就可以，這里取為1KH z。由于實驗板上有此模塊，所以在接線的時候就省了此步，直接

18、接上實驗板上的1KHz方波信號即可。4 總體電路的設計5 系統(tǒng)仿真及調試5.1 Proteus仿真軟件的介紹Proteus(海神)的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。 該軟件的特點： 全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產品中具有明顯的優(yōu)勢。 具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS一232動態(tài)仿真、1 C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。 支持大量的存儲器和外圍芯片?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大 ，可仿真51、AVR、PIC。Proteus與