1 设计任务描述1.1设计题目：数字密码锁1.2 设计要求1.2.1 设计目的（1）掌握数字密码锁的构成、原理与设计方法；（2）熟悉集成电路的使用方法。

1.2.2 基本要求（1）设计一个电子密码锁，在锁开的状态下输入密码，设置的密码共4位，用数据开关Ｋ０～Ｋ９分别代表数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。

（2）用一位输出电平的状态代表锁的开闭状态（用灯光显示或报警表示）。

1.2.3 发挥部分（1）可删除输入的数字；（2）三次错误输入锁定键盘，并发出提示或报警；其它。

2 设计思路用密码去控制各个D触发器的翻转，达到密码开锁的目的，用按钮开关去控制电子门铃的触发信号，达到按响门铃的目的。

四个D触发器N1-N4构成四位密码电路，可手动开关与D触发器的连接来设置密码。

平时四个D触发器的CP端处于悬空状态，触发器保持原状态不变。

当与四个D触发器连接的开关闭合时，四个D触发器都的CP端都获得了下降沿，于是Q1=Q2=Q3=Q4=1，用此Q4=1去控制开锁，用二极管发光来显示开锁成功。

因电容C2电压不能突变，在接通电源瞬间C2的电压为零，使得N1-N4各位皆为零。

输入三次错误密码时，会由计数器74193来检测，并发出报警信号和锁定键盘的信号。

3 设计方框图数字密码锁设计方框如图3.1所示。

图3.1设计方框图4各部分电路设计及参数计算4.1密码的设置电路设计密码设置和输入密码的电路如图4.1所示。

图4.1密码设置图中默认的密码为0953，用户可以自行设置密码。

共有10个开关可设置0-9个数字的密码，第11个开关为复位开关，当输入错误时可以选择复位，重新输入。

其他的开关为干扰密码。

4.2判断密码是否正确的电路的设计判断密码正误的电路图如图4.2所示。

图4.2判断密码正误四个D触发器N1-N4构成四位密码电路，可手动开关与D触发器的连接来设置密码。

平时四个D触发器的CP端处于悬空状态，触发器保持原状态不变。

当与四个D触发器连接的开关闭合时，四个D触发器都的CP端都获得了下降沿，于是Q1=Q2=Q3=Q4=1，用此Q4=1去控制开锁。

4.3判断输入错误密码达到三次的电路设计计数器电路图如图4.3所示。

图4.3计数器当输入错误密码时，计数器74193就开始从0计数，当计数达到3次时就用与门来判断发出上升沿脉冲，提供报警和锁键盘的信号。

4.4锁定键盘的电路设计锁定键盘电路中5G555图如图4.4所示。

图4.4 5G555图当未加触发脉冲时，输入v保持高电平，即端的电压大于1/3Vcc。

设岗接通电源时输出V o为高电平，放电三极管截止，电源经R向C充电。

开始时Vc很小，即V TH<2/3Vcc，vo维持高电平，当vc逐渐上升到2/3Vcc时，由于v1>1/3Vcc, V TH<2/3Vcc,使输出vo变为低电平。

这时放电三极管T导通，电容C通过T迅速放电，Vc下降，由于此时，V TH<2/3Vcc，v1>1/3Vcc，所以输出V o保持低电平不变，即输出稳定在0状态。

当从V1输入一个触发脉冲时，V1从1到0的跳变，使V TH<1/3Vcc,此时TH端仍为低（<2/3Vcc），故输出V o由0变为1，电路进入暂稳态：V o=1，T管截止，电源经R向C 充电。

在暂稳态期间，V1端的触发脉冲撤销，是V1变为1，且随着电源对C的充电，Vc 按指数规律上升，待Vc到2/3Vcc时，V o由1变为0，暂稳态结束，此时T管导通，电容C迅速放电直至Vc=0,电路自动返回到稳态。

4.5报警电路的设计报警电路设计如图4.5所示。

图4.5报警当计数器74193计数达到三次时发出高电平信号，CL9300A获得信号，进而引发铃声。

5 工作过程分析本次密码锁的设计是基于四位密码设置来设计的，先把要求设置的密码开关键与四个D触发器的CP端连接好。

连接电源时，因电容C2电压不能突变，在接通电源瞬间C2的电压为零，使得四个D触发器各位皆为零。

然后开始解锁，当开关闭合，密码正确时，各个D触发器的CP端获得脉冲下降沿，又由于第一个D触发器的D端悬空，故Q1=1，同样使得Q2=1，于是Q1=Q2=Q3=Q4=1,并由Q4=1发出信号到发光二极管发光，表示成功解除密码。

当输入错误密码时，可以闭合开关S11,使得四个D触发器的R置零端获得脉冲下降沿，于是四个D触发器各位皆为零，复位后可以再次输入密码。

当输入错误密码达到三次时，由计数器74193来检测，并发出一个报警信号，另一信号给5G555单稳态触发器，再有单稳态触发器发出持续的置零信号复位，于是键盘就被锁定。

键盘锁定的时间可由5G555的R和C来选定。

6 元器件清单元器件清单如表6.1所示。

表6.1元器件清单元件序号元件名称规格用途数量1 开关SW11设置密码和复位11个2 非门74AS0483 与非门 14 D触发器HCTS74MS/FP 45 计数器74191检测输入密码错误次数 16 单稳态触发器5G555 17 喇叭 18 电容0.1uF 39 发光二极管 110 电阻 47 主要元器件介绍7.1D 触发器7.1.1D 触发器引脚图如图7.1所示。

图7.1D 触发器引脚排列图7.1.2 D 触发器功能介绍：时钟脉冲CP=0时，触发器的状态保持不变，当CP 由0变为1时，触发器的状态改变，并由D 的状态改变。

CLR 为低时有效，即当给CLR 的信号为0时，输出端为0。

7.2计数器7.2.1计数器74193引脚排列图如图7.2所示。

图7.2计数器74193U374193P015P11P210P39Q03Q12Q26Q37CO12BO 13CLR 14LOAD 11CLKU 5CLKD 47.2.2计数器74193功能表介绍，如表7.1所示。

表7.1计数器74193功能表输入输出CLR D C B A CPU CPDQDQCQBQA1 d d d d d d d 0 0 0 0 0 0 X3 X2 X2 X0 d d X3 X2 X1 X0 0 1 d d d d ↑ 1 累加计数0 1 d d d d 1 ↑累减计数7.3单稳态触发器7.3.1 5G555单稳态触发器引脚排列图如图7.3所示。

图7.3 5G555单稳态触发器7.3.2 5G555单稳态触发器功能表如表7.2所示。

表7.25G555单稳态触发器功能表输入输出阀值输入⨯<23CC V>23CC V<23CCV触发输入⨯<13CCV>13CCV>13CCV复位111输出1不变放电管T导通截止导通不变7.3.3 5G555单稳态触发器功能表参数的计算如下。

脉冲周期由充电时间pH t 和放电时间pL t决定，经推算得下列结论。

已知R1=R2=5.1 k Ω，C=0.1μF ，代入以下公式得 充电时间：pH t = (R 1+R 2) Cln2=0.7(R 1+R 2) C=0.714ms放电时间：pL t = R 2Cln2=0.7R 2C=0.357ms振动周期：T= pL t +pH t =0.7(R 1+2R 2) C=1ms振荡频率：f=1pHpL t t += 1.43(122)R R C+=1000HZ 占空比：q=pH t T=12122R R R R ++=0.667小结通过了这学期的数字逻辑的理论学习，终于迎来了为期一周的数字逻辑设计。

通过一周紧张而忙碌的课程设计，我最终成功完成了密码锁的设计，并且从中受益匪浅。

在这一周里我深深地体会到没有付出就没有成功，成功的背后都是由汗水铺成的。

在这周里，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如D触发器的连接、Key值的控制、脉冲产生电路的构想，每设计完一步，还需要反复的实践，其过程很可能相当烦琐。

有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，感觉自己对这次设计是那么无能为力，但是最后在老师和同学的帮助下我还是成功了，当看着一个个发光二极管按着我所设计的思路发光时，那种喜悦是无以言喻的。

这次设计我想一方面是为了我们更好的掌握和了解数字电子的有关的知识了解芯片的功能，另一方面我想也锻炼了我们的耐心和毅力，一个人如果没有耐心和毅力他将不会成功，可以说失败的很彻底，一个人的成功永远都是用汗水筑成的。

通过这次课程设计，我想说：为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐。

在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨过。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。

在这一周里，我虽然苦，虽然累，但是有了老师的指导，同学的帮助，再苦再累都算不了什么。

虽然我这一周白天经常往返于图书馆和网吧，画图、分析报告到深夜，但是，当沉甸甸的报告托在手中，那份喜悦与激动是无法用言语形容的。

我托着的不仅仅是一份报告的重量，更多的则是收获的成果，那里面承载着学校的希望与寄托，包含着老师的谆谆教诲，遍布了我们探索的足迹。

在这次课程设计过程中，我既加深了数字逻辑的知识，又学到了许多书本之外宝贵的分析动手能力。

与其临渊羡鱼，不如退而结网。

这次数字逻辑课程设计给我的最大的印象就是如果自己有了兴趣，就动手去做，困难在你的勇气和毅力下是抬不了头的。

通过这次设计，对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

让我知道了学无止境的道理。

我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！致谢本次课程设计的选题，研究及论文的撰写均是在我们的指导教师的悉心指导下进行的。

设计中的每一个环节无不凝聚着老师的心血。

老师在数字逻辑电路设计方面的有很多的实践经验，在我们面对问题时对我们的悉心指导及其严谨的工作态度锐意创新的精神，使我们受益匪浅，在此特别向黄硕老师表示深深的感谢和由衷的敬意！同时也要感谢为我们讲解电子技术基础数字部分的其他老师，辛勤耕作，传道授业，不仅使我们开阔了视野，拓宽了思路，增长了学识，使我们增强了对数字逻辑的兴趣，是她们所教给我们的基础知识为这次设计打下了必不可少的基础，同时也为我们今后专业课的学习和工作打下了牢固的基础。

再此也向老师们表示深深的感谢和由衷的敬意！当然，同学的帮助也是非常大的，在设计原理中我遇到了很多困难，当时很无助，很无助，是同学们安慰我帮助我，让我重拾信心，让我很感动。

同时感谢学校给我们提供这种独立自主研究性学习的机会，充分开发了我们的创新能力。

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