电子密码锁的设计与制作
作者：刘彬
第一章 方案论证
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设计本课题时构思了两种方案：一种是用以为PIC16F84核心的单片机控制方
案；另一种是用以NE555、双移位寄存器以及反相器构成的数字逻辑电路控制方案。

开关K1~K8可将IC3输出端信号直接或反相送到三极管基极，以此来设定电子锁的开锁密码。

2电子锁工作原理
密码锁的开锁信号有一系列宽脉冲和窄脉冲组成。

IC 1a 、IC 1b 组成双稳态触发器；IC 2、IC 3为NE555双时基集成电路，组成两组单稳态电路；IC 4为CC4015双四位串入一并处移位寄存器，在电路中将两组寄存器串接扩展成8位移位寄存。

CC4015的输出端Q1A~Q4A ，Q1B~Q4B 分别经反相器F3~F10、单刀双掷开关K1~K8及与非门74LS30控制三极管的基极，只有与非门输入为低电平时，LED 二极管绿灯亮，经过反相器变成高电平，三极管导通，使得继电器J 吸合，电磁铁D 通电，把锁打开；反之，只要与非门输出为高电平，经过反相器LED 二极管红灯亮，但三极管为低电平，三极管截止，J 不能吸合。

开关K1~K8与反相器的输入输出端相接，可将IC 3输出端信号直接或反相后将高电平送到与非门，与非门输出为低电平，经反相器为高电平到三极管基极，所以可以改变开关与反相器的连接方式的不同来改变密码。

当按下复合按钮SB 时，其常断接点接通，常闭接点断开，IC 1a 输入端变
成高电平，输出低电平，使IC2的2脚和IC3的2脚得到低电平触发，单稳电路IC2、IC3输出端3、3变成高电位，反相器F1输出低电平，使CC4015的复位端RA、RB变为低电平，允许输入并寄存数据。

IC3输出端3的高电平时间由R5、C4决定，按图中数据其单稳时间为1.0秒，松开按钮SB。

IC1b输入端变成高电平，输出变成低电平，使反相器F2输出上升沿作用在CC4015的触发端9、1脚上，CC4015读入数据，若在1.0秒之内松开SB，IC3的3脚输出的高电平输入到IC4的DA端，使IC4读入“1”，且LED绿灯亮；如在1.0秒之后松开SB，由于单稳已复位，3脚低电平输入到IC4的DA端，使IC4读入“0”，并且LED红灯亮。

这样，通过控制SB按下的时间长短即可实现密码输入（在1.0秒之内松开SB，密码为1，绿灯亮，红灯灭；在1.0秒之后松开SB，密码
为0，红灯亮，绿灯灭），全部8个密码的输入完成后，这8个密码即出现在IC4的8个输出端。

IC2单稳时间为30秒，30秒后，IC2输出端3变为低电平。

F1输出高电平，使CC4015复位端RA、RB变为高电平，IC4复位，不再接收输入，输出端全部变成低电平。

密码全部输入需要按8次SB，并且要保证输入正确，绿灯才能亮，三极管才能导通。

本电路中，如果在30秒之内正确输入密码，则绿灯亮，红灯灭，三极管导通，J通电吸合，其常开触点接通电磁铁D的电源，使得门锁打开。

该电子锁靠按下SB时间长短来输入密码，并要在1.0秒内完成各位的正确输入，具有很大的难度，因此该电子锁具有很高的保
密性。

第二章硬件电路设计
1.555基本工作模式
555时基电路应用十分广泛，用它可以很容易地组成各式性能稳定的高、低频振荡器、单稳态触发器、双稳态RS触发器及各种电子开关电路等，但无论其电路如何变化，其基本工作模式不外乎于单稳态、双稳态、无稳态3种基本工作模式。

单稳态工作模式
单稳态工作模式是指电路只有一个稳定状态，在稳定状态时，555时基电路处于复位状态，即输出端3脚输出低电平。

当电路受到低电平触发时，555电路翻转置位进入暂稳态，在暂稳态时间内，3脚输出高电平，经过一段延迟（或称定时）后，电路能自动返回暂稳态，暂稳态时间通常简称为暂态时间。

图(1)
2. 功能表：
图（2 ）CC4015功能图
CD4015为双四位串入一并输出移位寄存器，在本电路中将两组寄存器串接扩展成8位移位寄存器。

输入脉冲作用在CD4015的触发端9、1脚上，CD4015读入数据，待8个密码输完后，8个密码出现在CD4015的8个输出端。

IC2单稳态时间为30秒，30秒后CD4015复位端RA、RB变为高电平，CD4015复位不再接收输入输出端全部变为低电平3. 或非门CD4001
CD4001 是2输入正向或非门。

它有四组相同的或非门电路，为系统使用提供了直接的或非门，所有输入和输出经过缓冲，改善了输入输出传输特性，使得由于负载容量的增加而引起的传输时间的变化维持到最小。

电源电压、输入电压和输入电流与CD4001相同。

图（3 ）CD4001 2输入四或非门·
元器件清单
表1-1 元器件列表
总电路图
第三章安装与调试
按原理图所示的电路结构及元器件实际尺寸，设计合适的通用电路板，并插接元器件。

本次设计的电路看似一般，但实际上涉及到的内容非常多，由于没有合适的单刀双掷开关。

所以选用导线来替代。

这样就增大了电路的难度。

不过之前有多次实训的锻炼，还是很快就把电路连接完成。

当时并没有出现象。

在老师的悉心指导下，重新分析并检查电路，这是一个艰难漫长的过程，也是一个很好的锻炼过程，提高了我的查找问题、分析问题、解决问题的能力。

数据
555 ：3脚的输出电压为0.02V
三级管输出电压为5.04V.
74LS30 8号脚输出电压4.03V
第四章心得体会
刚拿到任务书时，便冲向了图书馆，开始找跟自己主题相关的资料。

认真分析课题的主要内容以及研究思路。

对每一个方案都进行分析，有的可以但是不能改密码，有的适合主题但是没有实际意义。

最终不负有心人，找到了适合我任务书的方案。

在安装与调试程中，出现了一些故障。

在老师的指导下，我们仔细排查，仔细核对电路图，检查元器件，最终完成了任务。

在此次课程设计的过程中，我觉得既锻炼了我的实际动手能力，也再一次复习了上学期学习的数电知识，对逻辑门逻辑电路，各种基本集成芯片都有了进一步的理解。

由简单的抽象理解到实际认知。

通过这次课程设计，我觉得学习像数电这样实用的知识，不仅要掌握书本上的基本内容，还要灵活思考，善于变换，这样才能找到最优设计，达到事半功倍的效果。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

这次设计使我更加懂得了自己所学知识是多么的有限，自己的在各个方面都需要再加强。

而我们是要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践，通过这些不断的改正自己。

这样才能使自己不被社会淘汰。

总之，在这次课程设计过程中，我既学习到了数电知识，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。

这次数电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。