楊杰數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告密碼鎖

1、數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書有聲有色”超級(jí)防盜密碼所出版社：東莞理工學(xué)院電子信息工程電子卓越班2012.06.03目錄選題的意義設(shè)計(jì)永存之靈魂是意義二方案論證選擇一案在手，勝過(guò)萬(wàn)法在“林”三電路設(shè)計(jì)一年之計(jì)在于春，設(shè)計(jì)之計(jì)在于仿真四電路調(diào)試調(diào)試是檢驗(yàn)方案可行的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)及電路實(shí)物照片一份耕耘多份收獲在于總結(jié)存在問(wèn)題及改進(jìn)思路曇花雖美，卻彈指揮間，可有突變心得體會(huì)一葉一菩提，這是感受的境界附錄一路披荊斬棘，終了搏得美人歸一選題的意義從社會(huì)發(fā)展角度看：隨著科技的迅猛發(fā)展及人民生活水平的大幅度提高，特別是國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展(但不及發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)人警惕)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)防盜的要求也

2、越來(lái)越高。同時(shí)對(duì)使用的便捷性也有更高的要求。傳統(tǒng)的機(jī)械鎖的防盜效果業(yè)已滿足不了現(xiàn)代社會(huì)的防盜要求。首先，機(jī)械鎖的材料大多為黃銅質(zhì)地較軟，容易損壞。其次，用戶在使用舊有機(jī)械鎖時(shí)需隨身攜帶鑰匙，很不方便，而且，萬(wàn)一鑰匙丟失，需及時(shí)換鎖，否則，將給用戶帶來(lái)不必要的損失。還有，機(jī)械鎖的鑰匙易于復(fù)制，不能隨時(shí)改變。最后，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)50年代意大利人發(fā)明的機(jī)械鎖，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但是每4000把機(jī)械鎖中就有兩把的鑰匙齒牙相同或類似，安全性低下。因此，目前一種新型電子密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。電子密碼鎖是一種通過(guò)輸入來(lái)控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類

3、很多，有簡(jiǎn)易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價(jià)比較咼的產(chǎn)品。現(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過(guò)了機(jī)械鎖，特點(diǎn)如下：1.保密性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。2.密碼可變。用戶可以經(jīng)常更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人員的更替而使鎖的密級(jí)下降。3.誤碼輸入保護(hù)。當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。4.電子密碼鎖操作簡(jiǎn)單易行，一學(xué)即會(huì)。5干擾碼功能，在輸入正確密碼前可輸入任意碼。6安保功能，如果連續(xù)輸錯(cuò)4次密碼將會(huì)自動(dòng)斷電3分鐘。7緊急開啟功能(PanicOpen)，出門時(shí)無(wú)需其他操作，只需一次的把手動(dòng)作，可機(jī)械的開啟門

4、，所以遇到火災(zāi)等應(yīng)急狀況下也迅速，安全的開啟門。8入侵感應(yīng)功能，在門上鎖的狀態(tài)下，有人破鎖而入時(shí)，會(huì)發(fā)出強(qiáng)力的報(bào)警音。9火災(zāi)報(bào)警功能，在室內(nèi)如果溫度達(dá)到75左右，將會(huì)發(fā)出強(qiáng)力的報(bào)警音，同時(shí)鎖會(huì)自動(dòng)開啟。10.雙重鎖定功能：外部強(qiáng)制鎖定，在內(nèi)部不能開啟，適用于外出時(shí)，防止有人入侵。內(nèi)部強(qiáng)制鎖定：在外部不能開啟，讓您在家時(shí)更安心、安全。11.弱電提醒當(dāng)電量不足時(shí)，在啟動(dòng)開門時(shí)，會(huì)有美妙的音樂(lè)提示您及時(shí)更換電池。12.自動(dòng)上鎖功能，采用全自動(dòng)鎖芯，門關(guān)后6秒內(nèi)自動(dòng)上鎖，外出更加安全。13.外部顯示功能，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤，鎖舌沒(méi)正常鎖到位，室內(nèi)反鎖，弱電等情況下，外部都有提示功能。由此可見，電子密碼鎖不

5、僅能克服必須隨身帶鑰匙的機(jī)械鎖的等等弊端，而且更極富價(jià)值的是他大大的提高了鎖的安全性?；诖爽F(xiàn)狀，我決心電子設(shè)計(jì)電子密碼鎖。從學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)角度看：首先，電子密碼鎖的設(shè)計(jì)需要用到許多芯片，要用好芯片，必須查資料，這能提高我們查閱文獻(xiàn)，并通過(guò)閱讀資料獲取所需知識(shí)的能力。其次，在設(shè)計(jì)電子密碼鎖的過(guò)程中，他能提高我們把實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為邏輯問(wèn)題的能力，換句話說(shuō)，他能幫助我們體會(huì)數(shù)字電子技術(shù)處理問(wèn)題的方法。最后，從仿真設(shè)計(jì)，到實(shí)際接線，再到調(diào)試做成電子密碼鎖的過(guò)程中，我們將遇到許許多問(wèn)題，而解決問(wèn)題的過(guò)程就提高了我們分析問(wèn)題，查找故障的能力。綜上所述，選此課題有非一般意義。我意義，故我在(我思，故我在)

6、方案論證選擇功能大觀EnglishVersionInteriorOperateUserInputsSureAllResetCountdownTimeofChanceCountdownTimerofChanceWhenReachZero,HelpLightWorkGoodRingWhenReachZero，PleasePressCancel中文版取消倒計(jì)時(shí)重置密碼顯示重置會(huì)內(nèi)部操作用戶輸入當(dāng)至到0時(shí)，報(bào)警機(jī)會(huì)倒時(shí)到0時(shí),請(qǐng)按取消(2)大概流程Logic74164LightsofPasswordInputCD40192(74192)ChanceofCountdownTimerLoicLoicCD4

7、0192(74192)InputpermitionofCountdownTime二電路設(shè)計(jì)（1）初始電路仿真圖oiievce4317EOEV4_u1D30eeuniriiAIll監(jiān)北怨-IF錠3ILJ-:;:*,.!-L3e1ec-o凸OOO0O0凸Cl314X34M-l-nrrrr-hrTCD1士上圖初步完成電子密碼鎖以下功能：顯示密碼輸入位數(shù)（中間八個(gè)LED燈，燈亮表示一位密碼輸入）。2，輸入正確密碼（第一鍵按2次，第二鍵按3次，第三個(gè)鍵按1次，必須按順序輸入）可開鎖（即右上角的燈亮代表密碼正確）。3次機(jī)會(huì)輸入（用右下角顯示數(shù)碼管顯示，到0時(shí)，相當(dāng)于按了偽鍵2,需內(nèi)部操作重置）。兩個(gè)偽鍵，

8、（一按到偽鍵1，數(shù)碼管歸0，即沒(méi)機(jī)會(huì)再次輸入，需內(nèi)部操作員重置。一按到偽鍵2，雖然能輸入密碼但是不可能輸對(duì)，需內(nèi)部操作員重置才行）。前三次輸入錯(cuò)誤密碼時(shí)，只須按取消鍵即可重新輸入。當(dāng)然你不能按到偽鍵。內(nèi)部操作鍵（內(nèi)部人員操作）可幫用戶重新獲得3次輸入密碼錯(cuò)誤，取消鍵可幫用戶清除錯(cuò)誤密碼（在3次機(jī)會(huì)內(nèi)且不能按到偽鍵）。（2）拓展功能后仿真電路圖1L3in05V1H13*C*_5V上圖最終實(shí)現(xiàn)密碼鎖以下功能:顯示密碼輸入位數(shù)（中間八個(gè)LED燈，燈亮表示一位密碼輸入）。輸入正確密碼（第一鍵按2次，第二鍵按3次，第三個(gè)鍵按1次，必須按順序輸入）可開鎖（即右上角的燈亮代表密碼正確）。3次機(jī)會(huì)輸入（用右下

9、角顯示數(shù)碼管顯示，到0時(shí)，相當(dāng)于按了偽鍵2,需內(nèi)部操作重置）。兩個(gè)偽鍵，（一按到偽鍵1，數(shù)碼管歸0，即沒(méi)機(jī)會(huì)再次輸入，需內(nèi)部操作員重置。一按到偽鍵2,雖然能輸入密碼但是不可能輸對(duì)，需內(nèi)部操作員重置才行）。前三次輸入錯(cuò)誤密碼時(shí)，只須按取消鍵即可重新輸入。當(dāng)然你不能按到偽鍵。內(nèi)部操作鍵（內(nèi)部人員操作）可幫用戶重新獲得3次輸入密碼錯(cuò)誤，取消鍵可幫用戶清除錯(cuò)誤密碼（在3次機(jī)會(huì)內(nèi)且不能按到偽鍵）。用戶在輸入第一個(gè)密碼后，必須在9秒內(nèi)輸入完全部密碼，否則，輸入不了密碼。如上圖所示必須按取消才能重新輸入密碼。（當(dāng)然是在三次機(jī)會(huì)內(nèi)）。（3）原理簡(jiǎn)介：ONE：該密碼鎖的主體部分用三片4017芯片級(jí)聯(lián)（前一個(gè)的輸

10、出通過(guò)一個(gè)非門接到下一個(gè)的RESET端）來(lái)控制先按什么鍵，再按什么鍵，按幾次。最后一片4017與CD4013芯片的DATER相連接來(lái)實(shí)現(xiàn)記住最后一片芯片的輸出結(jié)果，用SURE鍵來(lái)控置CD4013的CLK。而SU鍵通過(guò)控制74192來(lái)控制“機(jī)會(huì)倒計(jì)時(shí)器”。當(dāng)然，內(nèi)部操作鍵通過(guò)邏輯門控制密碼清除，“機(jī)會(huì)倒數(shù)計(jì)時(shí)器”和“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”的重新置數(shù)(分別置3和9)，清除偽鍵的亂碼功能和輸入密碼位數(shù)顯示功能。取消鍵通過(guò)邏輯門與74164相連接，控制密碼輸入位數(shù)的清除，還有重新給“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”置9的功能。通過(guò)第一個(gè)燈的亮滅來(lái)控制“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”的DOWN鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)倒數(shù)功能。最后，當(dāng)“輸入時(shí)

11、間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”顯示為0時(shí)，此時(shí)“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”通過(guò)邏輯門與74164的置數(shù)端(SERIALINPUT)相連，來(lái)控制密碼輸入位數(shù)的顯示，同時(shí)通過(guò)邏輯門與第3片4017的時(shí)鐘使能端(ENABLECLOCK)相連來(lái)達(dá)到截住密碼的功能。當(dāng)“機(jī)會(huì)倒數(shù)計(jì)時(shí)器”顯示為0時(shí)，此時(shí)相當(dāng)于按了偽鍵，需內(nèi)部操作員重置。TWO：另外，由于仿真平面有限，其中當(dāng)“機(jī)會(huì)倒數(shù)計(jì)時(shí)器”顯示為0時(shí)，將頻率為1KHz的方波信號(hào)源通過(guò)邏輯門與音響連接的發(fā)音部分未能在仿真畫出。還有當(dāng)輸入密碼正確時(shí)，將頻率為2Hz的方波信號(hào)源通過(guò)邏輯門與音響連接的發(fā)音部分也未能畫出。四電路調(diào)試1,仿真調(diào)試：出現(xiàn)的問(wèn)題在設(shè)計(jì)“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”部

12、分時(shí)，我用內(nèi)部操作鍵和取消鍵通過(guò)邏輯門與CD40192的LOAD相連，實(shí)現(xiàn)給“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”置9。再用“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”的顯示數(shù)值通過(guò)邏輯門和CD4013將“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”顯示0時(shí)的狀態(tài)記住并反饋給CD40192的CLEAR端，這樣一來(lái)，就出現(xiàn)按內(nèi)部操作鍵和取消鍵時(shí)，有時(shí)可置數(shù)，有時(shí)不行。解決問(wèn)題：我拉一個(gè)LED等接在CD40192的LOAD端，燈暗時(shí)本應(yīng)置數(shù)，但不置數(shù)。為什么？仿真的芯片不可能壞，那是什么原因？這時(shí)，我再拉一個(gè)LED燈接在CD40192的CLEAR端，發(fā)現(xiàn)燈亮了，我再查CD40192的芯片資料，發(fā)現(xiàn)置數(shù)時(shí)，CLEAR必須接低電平，所以我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的所在，經(jīng)過(guò)分析

13、，我發(fā)現(xiàn)各邏輯門有延遲，雖然理論上讓CLEAR端和LOAD同時(shí)改變?yōu)橄喾措娖?，但是?shí)際總有先后，如果CLEAR先為高電平，此時(shí)就置不了數(shù)。因此此想法(讓CLEAR端和LOAD同時(shí)改變?yōu)橄喾措娖?不可行。最后我采用將“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”的顯示數(shù)值通過(guò)邏輯門和CD40192的DOWN端相接，實(shí)現(xiàn)“輸入時(shí)間倒數(shù)計(jì)時(shí)器”顯示為0時(shí)，不再繼續(xù)從9開始倒數(shù)。2，實(shí)際電路調(diào)試：出現(xiàn)問(wèn)題：剛接完，接通電源，按密碼輸入鍵，但是他不顯示密碼輸入位數(shù)。解決問(wèn)題，我拉一LED燈接在74164的CLOCK端，發(fā)現(xiàn)沒(méi)問(wèn)題，符合經(jīng)分析后正確的狀態(tài)，想想，會(huì)不會(huì)芯片壞掉了。在換時(shí)發(fā)現(xiàn)芯片的VSS接地端沒(méi)接好。接好后，問(wèn)題解

14、決。出現(xiàn)問(wèn)題：輸入密碼正確后，密碼燈亮了，但是不唱歌。解決問(wèn)題，我拉一LED燈接在兩輸入端與非門的一個(gè)輸入端(這輸入端接密碼燈，另一輸入端接頻率為2Hz的方波信號(hào)源，發(fā)現(xiàn)燈亮，難到是信號(hào)源的問(wèn)題，就在我拔掉密碼燈去檢驗(yàn)信號(hào)源時(shí)，音樂(lè)響了，這時(shí)我又接上，也可以。但重新開始又不行，移開密碼燈又可行。這時(shí)我從4013的輸出端引與輸入密碼燈等價(jià)的線，發(fā)現(xiàn)可現(xiàn)，所要輸入正確密碼就燈亮，唱歌的功能實(shí)現(xiàn)。但我不知道原因，我想可能是LED密碼燈亮后相當(dāng)于斷路，而LED燈的一端又接地，所以不行吧。(3)出現(xiàn)問(wèn)題：按密碼輸入鍵，發(fā)現(xiàn)不工作。解決問(wèn)題：我最初以為鍵壞了，我就拉條長(zhǎng)線直接把鍵接到LED燈，發(fā)現(xiàn)鍵沒(méi)壞，

15、問(wèn)題的所在是我接錯(cuò)了鍵的輸出端，接到平時(shí)是高電平的端口去了，本應(yīng)接到平時(shí)是低電平的端。改完后，正確。實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)及電路實(shí)物照片1，經(jīng)仿真，調(diào)試，修改，接線，調(diào)試，修改，密碼鎖水到渠成，實(shí)物圖如下：汪：將仿真圖打印，對(duì)著其接線，接好打X提高可靠性。注:你還有3次機(jī)會(huì)，但此次機(jī)會(huì)，你只有2秒時(shí)間可輸入密碼了注：你曾開啟過(guò)密碼2次,，對(duì)不?2,以上實(shí)物圖實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖以下功能:（1）顯示密碼輸入位數(shù)（中間八個(gè)LED燈，燈亮表示一位密碼輸入）。（2）輸入正確密碼（第一鍵按2次，第二鍵按3次，第三個(gè)鍵按1次，必須按順序輸入）可開鎖（即右上角的燈亮代表密碼正確）。（3）3次機(jī)會(huì)輸入（用右下角顯示數(shù)碼管顯示

16、，到0時(shí)，相當(dāng)于按了偽鍵2，需內(nèi)部操作重置）。（4）兩個(gè)偽鍵，（一按到偽鍵1，數(shù)碼管歸0，即沒(méi)機(jī)會(huì)再次輸入，需內(nèi)部操作員重置。一按到偽鍵2，雖然能輸入密碼但是不可能輸對(duì)，需內(nèi)部操作員重置才行）。（5）前三次輸入錯(cuò)誤密碼時(shí)，只須按取消鍵即可重新輸入。當(dāng)然你不能按到偽鍵。（6）內(nèi)部操作鍵（內(nèi)部人員操作）可幫用戶重新獲得3次輸入密碼錯(cuò)誤，取消鍵可幫用戶清除錯(cuò)誤密碼（在3次機(jī)會(huì)內(nèi)且不能按到偽鍵）。（7）用戶在輸入第一個(gè)密碼后，必須在9秒內(nèi)輸入完全部密碼，否則，輸入不了密碼。如上圖所示必須按取消才能重新輸入密碼。（當(dāng)然是在三次機(jī)會(huì)內(nèi)）（8）輸入密碼正確，燈亮，唱悅耳歌，密碼錯(cuò)誤燈不亮。3次機(jī)會(huì)用完或按到

17、偽鍵2，會(huì)報(bào)警。（9）記錄第幾次登陸開啟過(guò)密碼鎖，提高安全性。存在問(wèn)題及改進(jìn)思路1，存在問(wèn)題：除芯片多，接線復(fù)雜外，暫時(shí)沒(méi)發(fā)現(xiàn)。2，如果時(shí)間允許下：我想繼續(xù)拓展該密碼鎖的功能，如（1）改密碼（當(dāng)然此時(shí)可改3個(gè)4017的輸出來(lái)改密碼）；（2）密碼工作后，3分鐘內(nèi)如用戶每取消，密碼自動(dòng)清0（利用RC放電可實(shí)現(xiàn)）；（3）主人在忘記該密碼時(shí)，有其他方案（在加多3個(gè)4017的級(jí)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)）；（4）用戶在緊急時(shí)，有捷徑開啟密碼鎖；心得體會(huì)衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴。從看題到此時(shí)，我在地獄待了6天，此時(shí)即將進(jìn)入天堂。回眸這近一禮拜的辛苦歷程感觸頗多。然站在進(jìn)入天堂的發(fā)言臺(tái)上，千言萬(wàn)語(yǔ)去齊聚喉嚨，交通堵塞

18、了。感動(dòng)處，愕然間，唯剩些許在鍵盤上敲打幾字的力氣：1，不聽老師言，吃虧在眼前，當(dāng)然對(duì)此我無(wú)多深體會(huì)，充其量閑侃罷了，畢竟我恭恭敬敬的地按老師說(shuō)的做，如，打印仿真圖，對(duì)著其接線，接好的線打X,避免出錯(cuò)；這樣面對(duì)如此復(fù)雜的仿真電路我處理起來(lái)像希特勒打波蘭，如魚得水，即快又正確。這也是我在調(diào)試過(guò)程為什么沒(méi)什么問(wèn)題的緣由。此過(guò)程雖然慢，接了足足7個(gè)小時(shí)，但是看到別人電路比我簡(jiǎn)單，接了一天還是錯(cuò)的，我內(nèi)心又多了些許平靜，的確，這懸殊地對(duì)比不就是楊老師“慢就是快”的經(jīng)典名言么？2，每一次錯(cuò)誤，都是上帝的恩賜，就像楊老師說(shuō)的一樣。但是這回我有沒(méi)多大的感覺(jué)，也許又是我太聽話的緣故。我有“成敗皆英雄”的良好心態(tài)，遇到問(wèn)題，心靜如夤夜，不像某些人接完電路，不行，哭天搶地，全然忘卻自己是已長(zhǎng)大的大學(xué)生，搞到隔鄰以為是誰(shuí)犧牲了！最重要的是，我手持老師饋贈(zèng)給我的利劍LED燈，哪部份壞了，把燈接到哪里，邏輯分析，該亮的亮就證明是對(duì)的，該亮不亮，就找到問(wèn)題的肯綮，對(duì)癥下藥，效果比西藥療效還快，還無(wú)副作用。3，囿于