基于Multisim设计电子密码锁

一、设计任务与要求：（可软件仿真实现）

1）基本要求：

设计一个数字密码锁，要求只有按正确的顺序，输入正确的密码，方能输出开锁信号，实现开锁。

设置三个正确的密码键和若干个伪键，任何伪键按下后，密码锁都无法打开。

每次只能接受四次按键信号，而且第四个键只能是“确定”或者“重输键”，其他无效。

能显示已输入键的个数

2）扩展要求：

第一次密码输错后，可以输入第二次，但是连续三次输错，密码将被锁，必须按复位键才能解锁。

二、设计的作用、目的：

掌握电子密码锁的原理、作用以及目的，电子密码锁的原理可以清晰地分为以下几个步骤：

密码预设：用户通过按键先预设自己想要的密码，让其作为正确的密码。

密码输入：用户通过按键输入密码。

密码验证：输入的密码被送往移位寄存器，再输入到其后的七段译码器中，再与显示屏进行连接，从而使其输入的密码可以按照顺序依次显示在显示屏上，让用户可以。

密码匹配：输入的密码会与预先设定在存储器中的密码进行比对，其中用到比较器。

如果密码匹配成功，则验证通过，进入下一步。

解锁信号发送：如果密码验证通过，会发送一个解锁信号。

开锁操作：电锁驱动装置接收到解锁信号后，会激活解锁机构，使门、箱体或其他锁体打开。

归纳来说，电子密码锁的原理就是通过用户输入密码，经过电子控制单的验证和比对，实现开锁和闭锁的功能。同时，通过智能监控器的实时监控和数据分析，提高了系统的安全性和可靠性。

三、电路分析与设计：

输入部分：

我们开始设置好0-9十个按键来代替输入密码时，所需要的0-9的数字密码，由于我们通过编码器来实现其0-9的二进制编码，所以我们在74LS174编码器的前后各加上对应口的反门，从而实现好0-9的编码，例如输入9，然后后面的芯片输出端会输出对应二进制代码数1001，从而达到对应的效果。

储存密码部分：

输入的密码会进行储存，由于我们所设计的电子密码锁为三位数的密码锁，所以我们需要用到三个移位寄存器来实现这个功能。然而要让三个移位寄存器按照顺序进行工作，则需要用到时延或者是选择器来使三个移位寄存器轮流进行工作，我们选择设计了一个选择器来实现此功能，该选择器可以实现100->010->001的顺序进行循环工作，将其三个口子分别接入三个移位寄存器的clk口，每当输入一个密码会产生一个脉冲信号，从而使寄存器进行工作，由以上功能即可实现。其中，我们设计了一个选择器，选择器里面由几个与门和与非门，还有几个或门，以及D触发器，以及一个74LS148编码器组成，每当输入一个密码，会通过与门和与非门，输出一个信号，到选择器中，作为D触发器的时钟，从而达到可以让其计数以及循环的作用，然后进入几个逻辑门，通过编码器可以实现100->010->001的顺序进行循环工作，这便是选择器的组成。

切换输入密码和预设密码部分：

对于我们的电子密码锁的设计，我们要先对其预设一个正确的密码，这就需要一个切换的功能，我们设计了一个由触发器以及逻辑门组成的切换键，一开始其让预设功能进行工作，每当有密码输入进去后，会让其先预设好密码，设置好三位密码后，我们会按下切换键，即可让其切换为输入密码的模式，输入的密码若与其不同，则不会有开锁信号。

预设密码部分：

预设密码部分由四个74LS175移位寄存器以及三个74LS85比较器，以及一个设计好的选择器（储存密码部分中的），输入的密码通过编码器之后，再通过选择器，先通过一个移位寄存器，使其的时延可以在选择器之前输入进去，之后通过选择器的工作，让后面的三个移位寄存器按照顺序进行工作，预设好的密码通过移位寄存器进行存储，然后输入到比较器中，在后续的环节中，会与输入的密码进行比较。

显示密码部分：

显示密码部分由三个74LS175移位寄存器以及三个74LS47译码器，还有三个显示屏，输入的密码首先由移位寄存器进行存储（与预设密码部分的存储相同），然后再由三个移位寄存器储存三位密码，再传输到三个译码器中，译码器将其译为对应的代码，然后与显示屏进行连接，三个显示屏会依次显示输入的密码。然后输入的密码会与比较器的剩余的四个输入口连接，从而与预设好的密码进行比较。

确认密码以及输错密码锁定及复位部分：

通过比较器比较后的三个比较器的等于的输出口，如果输入的密码是正确的则其三个通过一个与门的结果会是一个高电平，按下确认键后，会输出一个开锁信号（我们采用了一个小灯泡来显示，正确即灯泡闪烁）。若是开锁密码输入错误三次，输入密码的0-9的十个按键会进行锁死，怎么按都不会输入到后面的储存部分中去，这一功能的实现我们采用了计数器以及逻辑门来实现，当用户输入三次错误密码后，即按下确认键三次后都没有开锁成功时，我们设计了一个计数器（D触发器和JK触发器组成），每当错误且确认三次后会输出一个高电平与开头的输入密码的电源相接与一个与非门，两个信号都为高电平，通过与非门输出后，便会变成低电平信号，从而使输入的密码没有作用。复位键的功能实现，即在确认键的输出端，输出一个低电平，然后让其输出的由高变为低，再通过开头的与非门，从而使输入的端口的10个密码键位可以重新解锁和输出。

四、附录：

本次设计所用到的器件如下：（开关、按键、灯泡、显示屏省略）

74LS04 非门

74LS32 或门

74LS11 与门

74LS00 与非门

74LS147 9-4线编码器

74LS175 移位寄存器

74LS74 D触发器

74LS148 8-3线编码器

74LS47 4-7译码器

74LS85 4线比较器

今天的文章基于Multisim设计电子密码锁分享到此就结束了，感谢您的阅读。