沈阳课程设计（说明书）四位电子密码锁的设计班级/ 学号学生姓名指导教师课程设计任务书课程名称数字逻辑课程设计课程设计题目四位电子密码的设计课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个四位电子密码锁电路，技术指标如下：①通过键盘电路输入四位密码。

初始密码0000设定。

②密码输入正确后，锁打开。

在锁打开时，才可修改密码。

③密码输入错误有适当的提示。

三次错误后，具有声、光报警功能。

二、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。

3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

三、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。

2．进行实验数据处理和分析。

四、推荐参考资料1. 彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社2. 孙梅生，李美莺，徐振英. 电子技术基础课程设计[M]. 北京：高等教育出版社3. 梁宗善. 电子技术基础课程设计[M]. 武汉：华中理工大学出版社4. 张玉璞，李庆常. 电子技术课程设计[M]. 北京：北京理工大学出版社5. 谢自美.电子线路设计·实验·测试（第二版）[M].武汉：华中科技大学出版社五、按照要求撰写课程设计报告成绩指导教师日期一、概述随着人们生活水平的提高，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，因此电子密码锁在实现家庭防盗这一问题也变得尤其的突出，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。

这种锁是通过键盘输入一组密码来达到开锁的目的。

本课程设计一个电子密码锁，要求是设定4位的密码锁，输入4位输入密码，然后与已设置好的密码相比较，密码输入正确后即可开锁，开锁后才可执行密码修改的功能，如果输入三次错误密码就不断报警（包括声音和光两种报警方式）。

二、方案论证设计一个四位电子密码锁，通过输入四位密码，并且一位一位的进行比较，能够在输入正确的密码后打开锁，并且只有在打开锁之后判断是否修改密码，如果输入密码错误，则记录一次输入错误信息，如果输入三次错误密码，则有声音（蜂鸣）或者光（灯亮）报警。

方案一：本方案通过控制开关键入密码，通过74LS148把相应的十进制数转化成相应的四位二进制码，与寄存在74LS195的原始密码通过数值比较器74LS85进行比较，如果四位密码都输入正确，则提示锁打开，然后提示可以修改密码；如果密码输入错误，则记录一次，当输入错误三次，则有报警提示。

图1 四位电子密码锁电路的原理框图方案二：本方案采用一种是用以AT89S51为核心的单片机控制方案。

利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及控制的准确性，实现基本的密码锁功能，通过编代码可以实现：键盘输入、密码检测、开锁、密码修改、报警。

方案二原理框图如图2所示。

图2 单片机密码锁电路的原理框图三、电路设计1、键盘密码输入电路设计电路主要构成：由开关组成的键盘、两片74LS148、3个与非门和1个非门构成。

工作原理：74LS148优先编码器管脚功能介绍:为16脚的集成芯片,电源是VCC(16)，接地GND(8),I0—I7为输入信号，A2,A1,A为三位二进制编码输出信号，EI（s）端上是使能端，作用是控制74LS148工作，低电平有效，即：若该端输入高电平，则74LS148不工作；若该端输入低电平，则74LS148正常工作。

GS(yex)是用来判断74LS148输入端是否有输入，只要有输入，则输出低电平，的、若没有输入，则出书高电平。

EO(ys)是用来74LS148之间的级联用的，拓展为16位或更高编码器。

如高优先位没有输入，则EO输出低电平，接低优先位的EI端，就控制了低优先位工作，若高优先位有输入，那EO端输出高电平，使下一片74LS148的EI位高，不工作。

16线-4线8421 BCD码优先编码器74LS148的真值表见表1。

从表1的的功能表中可以得出，74LS148输入端优先级别的次序依次为I7，I6，…，I。

当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时，输出端才输出相应该输入端的代码。

例如：I5=0且I6=I7=1(I6、I7优先级别高于I5) 则此时输出代码010 (为(5)10=(101)2的反码)这就是优先编码器的工作原理。

表 1 74LS148真值表输入输出EI I0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GS EOH ××××××××H H H H H0 H H H H H H H H H H H H 0 0 ×××××××0 0 0 0 H H 0 ××××××0 H 0 0 H H 0 0 ×××××0 H H 0 H 0 H 0 0 ××××0 H H H 0 H H H 0 0 ×××0 H H H H H 0 0 H 0 0 ××0 H H H H H H 0 H H 0 0 ×0 H H H H H H H H 0 H 0 0 0 H H H H H H H H H H H 0由于每片74LS148只有8个编码输入，所以需将16个输入信号分别接到两片上，在本课设中只需用到其中的10个，剩下的六个接为高电平即可，其接法如图3所示。

A0’- A15’为十进制数字输入，Z-Z3为十进制数相对应的四位二进制码，例如，当输入端A8’有效时时，表示输入的十进制数为9，则输出相应的二进制为1001，即Z0=1，Z1=0，Z2=0，Z3=1。

图3 148接成16-4线连接图工作过程：本次课设用开关作为密码输入键盘，如下图4所示，选用16-4线中的前10个，后面的6个直接接入5V高电平，使之处于无效状态。

图4左方表示10个开关（下面6个接高电平处于无效状态），用于输入十进制的数字，即用于密码的输入。

图4中间为74LS148编码器，用于把相应的十进制转化成相应的四位二进制码，图4右方为四个输出端，从上至下依次为二进制从低位至高位，即与图3中Z0-Z3相对应。

四个输出端与图5左方的四个输入相连接，即寄存在移位寄存器中。

图4 密码输入电路电路2、密码移位寄存路电路的主要构成：所用芯片为74LS148和74LS195。

工作原理：74LS148在密码输入电路中已经描述过，在在这就不多说，74LS195为4位移位寄存器（并行存取，J-K’输入，74LS195的引脚图在图5密码寄存电路中已显示)。

CLK为时钟输入端，CLR清除端（低电平有效），A-D为并行数据输入端，J为串行数据输入端，K’为串行数据输入端（低电平有效），QA -QD为输出端，QD’为互补输出端，SH/LD为移位控制/置入控制（低电平有效）。

当清除端（CLR）为低电平时，输出端（QA -QD）为低电平，当移位/置入控制端（SH/LD）为低电平时，并在并行数据输入端（A-D）送入数据，在时钟（CLK）上升沿作用下，QA -QD与A-D相一致，此时串行数据（J,K'）被禁止；当移位/置入控制端（SH/LD）为高电平时，在时钟（CLK）上升沿作用下进行右移操作，数据由J,K’送入。

表 2 74LS195功能表输入输出CLK SH/LD CLK串行并行Q A Q B Q C Q D Q D’ J K’ A B C DL ××××××××L L L L H H L ↑×× a b c d a b c d d’H H L ××××××Q A0Q B0Q C0Q D0Q D0’H H ↑L H ××××Q A0Q B0Q Bn Q Cn Q Cn H H ↑L L ××××L Q An Q Bn Q Cn Q Cn H H ↑H H ××××H Q An Q Bn Q Cn Q Cn H H ↑H L ××××Q An Q An Q Bn Q Cn Q Cn 说明：①↑为从低到高电平的跃变。

H=高电平（稳态）L=低电平（稳态）×=不定② a、b、c、d 为A、B、C、D 输入端相应的稳态输入电平。

③ QA0、QB0、QC0、QDO为在已建立稳定态输入条件之前QA、QB、QC、QD输出端的电平。

④QAn 、QBn、QCn、QDn为最新的↑跃变之前QA、QB、QC、QD的电平。

图5 密码寄存电路工作过程：74LS195用于记忆从前一电路输入的密码，并且在输入密码过后，断开CLK时钟脉冲的输入，即195内已记忆的密码不再发生改变，除非再给其输入时钟脉冲CLK，其已存的密码才会发生改变。

图5中左方为输入端（与图4的输出端相连接），即密码输入中某一位所对应的四位二进制码，当给74LS195时钟脉冲时（XFG1的开关合上），则密码输入寄存在74LS195中，图5右方为四个输出端，输出某一位密码所对应的四位二进制，输入到图6中的数值比较器中。

3、密码判断电路电路的主要构成：所用主要芯片为74LS85，此芯片为四位数值比较器，在数字系统中,常常要比较两个数的大小。

工作原理：数值比较器就是对两数A 、B 进行比较以 判断其大小的逻辑电路。

比较结果有A>B 、A<B 、A=B 三种情况。

对于多位的情况一般说来先比较高位，当高位不等时，两个数的比较结果就是高位的比较结果。

当高位相等时，两数的比较结果由低位决定。

其功能表如表3所示，A 3,A 2,A 1,A 0表示原始密码的二进制表示（从高位到低位），B 3,B 2,B 1,B 0表示输入密码的二进制表示（从高位到低位），当输入的密码正确时，则输出端则输出高电平，否则输出低电平。

工作过程：电路图如图6所示，图6左方有8个输入端，分别为初始密码某一位的四位二进制与所对应的输入密码的四位二进制，图6中A 3、A 2、A 1、A 0分别为输入密码所对应的的四位二进制，B 3、B 2、B 1、B 0分别为初始密码所对应的二进制，当输入正确的密码，则图6右方的输出端6输出为1，否则输出端为0，针对本课设要求，只需知道是否相等，对于哪一个数更大一些，对本课设设计不起作用，因此图6中5和7两个输出端不用接到电路中。