课程设计(综合实验)报告

( 20## -- 2012  年度第 1 学期)

名    称：电子技术综合实验

  题    目：   电子密码锁     

院    系：电气与电子工程学院

班    级：   电气09级    

学    号：                  

学生姓名：                  

指导教师：      樊  冰      

设计周数：       1          

成    绩：                   

           

日期：20##年 1月 8日

《电子技术》综合实验

任  务  书

一、目的与要求

1.目的

1.1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过综合实验巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。

1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。

1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。

1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。

2.要求

2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。

    2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研综合实验中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。

    2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。

    2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。

    2.5学会撰写综合实验总结报告。

    2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。

    2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。

二、主要内容

共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。

1.移位寄存器型彩灯控制器

2.智力竞赛抢答器

3.电子拔河游戏机

4.交通信号灯控制器

5.数字电子钟

6.电子密码锁

7.电子秒表

8.数字电子钟（硬件）

三、进度计划

四、设计（实验）成果要求

1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。

2.预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。

3.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。

五、考核方式

综合以下指标评定综合实验总成绩：优、良、中、及格和不及格。

1.设计方案的正确性与合理性；

2.实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；

3.总结报告；

4.答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；

5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。

                                       学生姓名：

指导教师： 樊冰

20##年 1月 8日

一、课程设计(综合实验)的目的与要求

1.本题要求用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时，输出开锁信号以推动执行机构动作，并用红灯亮、绿灯灭表示关锁，而绿灯亮、红灯灭表示开锁。

1.1在锁的控制电路中储存一个可修改的4位二进制代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。

1.2每组密码输入后要通过确认信号才进入解锁控制器，第一组密码的确认信号之后的10秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续5秒的报警信号。

二、设计（实验）正文

1.系统组成

系统应包括输入开关电路、输入锁存电路、密码修改电路、密码存储电路、比较电路、定时电路、显示电路、音响电路等。通过所输入的密码与实际密码的比较，进行开锁、亮灯或报警等相关操作。

2. 总体设计原理方框图如下所示。

 

3.设计思路

3.1该题的主要任务是产生一个开锁信号，而开锁信号的形成条件是输入代码和已设置的密码相同。实现这种功能的电路构思有多种。比如：用2片8位数据锁存器或2片4位寄存器，一片存入开锁的代码，另一片存入密码，通过比较的方法判断，若二者相等，则形成开锁信号。

3.2在产生开锁信号后，要求输出光信号。光信号可以用开锁信号点亮LED指示灯。

3.3用第一组密码的确认信号触发一个10s的定时器，若在10s内未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续5s的报警信号。

4.系统主要电路模块

       4.1密码修改储存比较电路

密码修改存储主要采用了74LS194寄存器，U1为储存的是预置密码，U2储存的是用户所输入密码，电路用到的是当74LS194的S1和S2端输入为1是的并行置数功能。74LS85为4位二进制数值比较器，当输入A和B相等时，输出端A=B输出为1，此时绿灯亮，红灯灭。

4.2 五秒计时电路

五秒计时电路主要采用了计数器74LS161，对 5s 定时电路来说，当输出为 5 时， Q D QC Q B Q A 为 0101，欲使计数器停止，则需将时钟脉冲置为无效，因此可将 QC 和Q A 的高电平信号接出经过一个与非门再和时钟脉冲与非，则当输出为 5 时，芯片的时 钟脉冲输入端始终为高电平，不再有脉冲，计数器停止工作。

        4.3 十秒计时电路

对 10s 定时电路来说，原理和5秒计时器类似，当输出为 10 时， Q D QC Q B Q A 为 1010，欲使计数器停止，则需将时钟脉冲置为无效，因此可将 QD 和Q B 的高电平信号接出经过一个与非门再和时钟脉冲与非，则当输出为 10 时，芯片的时 钟脉冲输入端始终为高电平，不再有脉冲，计数器停止工作。

     5.完整电路图

     功能综述：本电子密码锁通过输入四位密码，将输入与预置密码相比较，做出开锁并亮灯或是电路进入自锁状态并报警的相应反应。当输入与密码相等时，74LS85 输出 A=B 为 1 ，接在输出端的绿灯亮， 与其相反的红灯灭。 第一次密码输入后，按确认键Space触发 10s 计时器，开始计时；10s 后，将输出反馈回输入端，使得 U2的clk端保持为1，而74LS194为上升沿有效，U2所以不能再输入。同时如果 10s 内没有正确输入密码，将触发5秒定时器，蜂鸣器同时触发，发出报警声 5s。

三、课程设计（综合实验）总结或结论

通过此次电子综合实验自己设计电子密码锁电路图，加深了对数电以及相关知识的学习和理解。,这次要设计的是一个整体,即在运用器件设计某部分电路的时候还必须考虑它在整个电路中的作用, 和其他局部一起为整个实验服务。在经过构思、电路成型、运行、调试及修改之后，最终电路能达到设计要求完成任务。在实验中还是遇到了很多的问题，比如在刚开始的设计的时候，我直接设计整个电路图，但是由于对整体电路的把握不好，出现了很多的错误。后来采用分模块来设计，最后再将各个模块连接起来的设计方法，最终实现了本次实验的设计要求。

四、参考文献

    [1]李月乔    《数字电子技术基础》   中国电力出版社    

    [2]]孙淑艳 张青 《电子技术实践教学指导书》 中国电力出版社

第二篇：华电数电实验报告(电子密码锁)

课程设计(综合实验)报告

（20##——20##年度第1学期）

名    称：  电子技术综合实验  

题    目：     电子密码锁     

院    系：  核科学与工程学院  

班    级：     核电1004班    

学    号：     1101440423     

学生姓名：       许京亚       

指导教师：       王  赟       

设计周数：         1          

成    绩：                     

              日期：20##年1月18日

《电子技术》综合实验

任  务  书

一、目的与要求

1.目的

2.要求

二、主要内容

共有8个既有学习价值又有一定实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。

1.移位寄存器型彩灯控制器

2.智力竞赛抢答器

3.电子拔河游戏机

4.交通信号灯控制器

5.数字电子钟

6.电子密码锁

7.电子秒表

8.数字电子钟（硬件）

三、进度计划

四、设计（实验）成果要求

1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。

2.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。

五、考核方式

综合以下指标评定综合实验总成绩：优、良、中、及格和不及格。

1.设计方案的正确性与合理性；

2.实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；

3.总结报告；

4.答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；

5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。

学生姓名：    许京亚

指导教师：    王  赟

20##年1月18日

一、综合实验的目的与要求

锁是人们生活中的常用物品。本题要求用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时，输出开锁信号以推动执行机构动作，并用红灯亮、绿灯灭表示关锁，而绿灯亮、红灯灭表示开锁。

1.在锁的控制电路中储存一个可修改的4位二进制代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。    

2.从第一个按钮触动之后的5秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。

二、设计框图及电路系统概述

1.电路系统概述及实现的功能

为了达到基本要求本电路应包括以下模块：开关模块、输入锁存模块、密码修改模块、密码存储模块、比较电路模块、定时电路模块、显示电路模块、音响电路模块，同时本电路为了实现其他功能还增加了一些模块将在下面详细说明。

其实现的功能有：安装及自锁后的复位、密码的修改和复位、电子锁的打开及关闭、5秒计时及自锁后的20秒报警等，其中电子锁打开时可以靠按键开关复位，自锁时必须要密码和磁卡开关才能复位。

2.简化的原理框图

 

三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算

1.十进制数字输入模块

此模块是为了实现十进制数字输入，有共十个按键分别从左到右对应0-9十个数字，图示如下。

图1

2.输入数字个数计数及六位密码分配模块

其中计数是为了在输入数字时产生一个高电平（作为计数器的时钟信号），同时作为标记将密码输入到对应编号的寄存器储存起来。计数由三个或门（U21，U5和U11A为了在有输入时产生高电平）和一个计数器组成（U8或U27产生编号）。

密码分配模块是为了将输入的数字储存到相应的寄存器。由计数器（U8或U27）、3-8路分配器（U16或U29）以及若干个非门组成。其工作原理是：当在输入模块输入第N个数字时，计数器输出端输出N（由U10可以看到），分配器接收信号后将在第N个输出端输出一个高电平，此时对应的寄存器被激活。

图2

图3

3.输入密码及预制的密码储存模块

此模块是为了将输入模块输入的数字储存起来。由一个锁存器（最左侧），六个寄存器组成和六个显示器组成。

锁存器的作用是将最近一个输入的数字（第N个）记录下来，此时由上一模块产生的信号将第N个寄存器激活，将此数字保存起来。

图4

图5

4.比较模块

由六个比较器组成。作用是比较预制的密码和输入的是否一致，一直则产生高电平，否则产生低电平。

图6

5.5秒计时及20秒报警模块

此模块是由三个计数器（U50、U53、U57）一个蜂铃（U54）若干原件组成。工作原理是在电子锁进入开锁状态时开始5秒计时，若在5秒内开锁成功则开锁信号将此电路关闭，否则产生一个信号使电子锁进入自锁状态并启动20秒报警。

图7

6.开锁、关锁复位及各模块开关模块

此模块包括下图部分，及其他一些逻辑门原件及开关。功能是直接产生开锁信号，同时产生信号控制各模块。

其中锁存器（U78A)直接产生开关锁信号。开关中J15为主复位开关，J14和J6(图9）是联动开关，J6同时是开锁开关，J12为密码预制开关。所有按键均处于打开，电子锁处于等待状态。

正常工作时（可有J15调控）U78A下端为高电平，当J6接通时计时电路开始5秒计时，同时可以输入密码。若密码正确，且计数电路计数为6（即数位了6为密码）U80A输出高电平。此时U78A输出上输出端输出高电平，电子锁打开，同时计时模块被关闭，若想关闭密码锁则打开J6（此时J14接通一次）电子锁将锁上回复等待状态；若密码输入错误且未到5秒，必须输满6位，然后可重新输入；若5秒未将锁打开，则计时模块产生信号将U78A下端置0，此时进入自锁状态，若想打开只有闭合J6且接通主复位开关J15（由钥匙控制）。

当锁打开时可将J12接通（由钥匙控制）此时由U73A和U81A产生信号将密码输入模块和计时模块关闭预制密码模块被打开此时可以修改密码。修改好后将J12断开。再将J6断开，复位后电子锁回到等待状态。

图8

图9

四、调试过程及结果分析

系统整体图

仿真开始时将所有开关打开，将主复位开关J15和J14分别接通，此时开关模块锁存器U78A下输入端输入高电平，系统置于等待状态。此时密码为000000。

将J6按下，此时处于正常工作状态，密码输入模块、计数模块、比较模块、计时模块正常工作。

1.5秒内密码输入000000时，计数模块计数为6输出高电平，比较模块输出高电平，则开关模块锁存器U78A两输入端均为高电平，上输出端输出高电平，锁打开，同时产生信号使U77A产生低电平将及时模块断开。若要关锁可直接将J6断开，系统进入等待状态。

2.开锁成功时可将密码预制（修改）开关J12接通进入密码修改状态，同时由U73A和U81A产生低电平将输入等模块断开。修改好后将J12断开，再将J6断开即可恢复等待状态。

3.若5秒内未将锁打开则由计时模块输出信号将U78A下输入端置0，电子锁进入自锁状态且20秒计时模块激活同时报警。此时只有将J6接通输入正确的密码后接通J15（主复位）才可使锁打开回到正常状态。

经过测试以上功能均可正常实现。

本锁的特点是，必须输入满6位密码时才可能产生开锁信号，继续输入将进入下一循环。

五、设计、安装及调试中的体会

本次实践让我学到很多东西，主要有以下几点。

一是做事情要有计划有条理，比如拿到本题后要分析明确电子锁需要具有哪些功能、实现这些功能的系统流程以及每个流程中有哪些模块、这些模块需要哪些原件，之后才能逐步实现这些功能。二是学会了模块化设计的思想，比如本题是先将每个模块分别设计出来后在将其组装起来的。三是学会了先假设、简化问题解决问题的方法，比如在模块调试的时候由于没有和其他模块联动，所以先设置固定的信号源调试，待总体组装后再整体调试；还有就是用小灯泡测试电平的小窍门。

除了做事的方法我还初步学会了使用Multisim这种工具的数字仿真功能，同时锻炼了自己的思维能力和动手能力，还发现了自己对电子仿真的兴趣。

六、参考文献

【1】秦曾煌，姜三勇．电工学（下册）电子技术．第七版．高等教育出版社，2010.04

【2】赵建华，雷志勇．电子技术课程设计．第一版．中国电力出版社，2012.02

【3】李海燕，张榆锋，吴俊，李威威．Multisim﹠Ultiboard电路设计与虚拟仿真．电子工业出版社，2012.02

【4】黄培根，任清褒．Multisim 10计算机虚拟仿真实验室．电子工业出版社，2008.08

【5】百度搜索网络媒体