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数字密码锁设计方案比较研究

发表时间：2021/5/25 来源：《文化研究》2021年6月下作者：陈钟华王欢黄旺徐帅辉

[导读] 本次课程设计的题目是数字密码锁设计，由密码设置，密码输入，密码验证，开锁以及报警装置组成。此数字密码锁利用数字逻辑电路实现对锁的电子控制。在密码输入正确时开锁，在密码输入错误时发光二极管亮起并报警。

四川成都西华大学陈钟华王欢黄旺徐帅辉 610039

摘要：本次课程设计的题目是数字密码锁设计，由密码设置，密码输入，密码验证，开锁以及报警装置组成。此数字密码锁利用数字逻辑电路实现对锁的电子控制。在密码输入正确时开锁，在密码输入错误时发光二极管亮起并报警。突破了传统机械密码锁的单一性，保密性低的缺点。相比之下，此数字密码锁有使用灵活性好以及安全系数高的优点。文中具体的对数字密码锁的方案设计，单元模块设计，系统功能等进行了分析介绍。
关键词：数字密码锁，数字逻辑电路，功能分析
        引言
        随着人们生活水平的提高，如何实现防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，数字密码锁锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。
        一、绪论
        （一）设计背景
        随着社会的我渐进步，传统的机械锁已经不能满足人们要求。其单一性，保密性抵的缺点在现在尤为不安全，而数字密码锁解决了这些问题，提高了安全性。
        （二）设计目标
        利用电子技术知识设计一个四位数字的密码锁，其可以设置密码。若密码输入正确则开锁，若密码输入错误则不开锁并发光二极管亮起并报警。
        （三）实施计划
        首先根据设计的需要确定设计方案并择优选取可行性方案，然后依据方案设计各单元功能以及电路，最后对设计电路在protues中进行仿真调试。
        （四）必备条件
        数字密码设计需要计算机以及仿真软件protuse。
        二、总体方案设计
        通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种设计方案来实现系统功能。下面我将首先对这三种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。
        （一）方案比较
        通过对设计方案的分析以及比较选择较为合适的设计方案。
        1、方案一
        方案一原理框图如图1所示。：

        方案一：由4个单刀双掷开关构成密码开关，通过控制开关来控制四个输入端的电平的高低，进而控制输出电平的高低以及报警信号的工作。当输入端与设置的密码相符时，则输出为高电平，锁开，否则输出为低电平，并且发出报警。
        2、方案二
        方案二原理框图如图2所示。

        方案二：用4个异或门连接输入端，并分别于反相器连接，再相与。当输入密码与设置密码相同时，电路输出为高电平，发光二极管不亮，当输入密码与设置密码不相同时，电路输出为低电平，发出报警，发光二极管亮。
        （二）方案论证
        方案一利用单刀双掷开关控制简单直接，操作设计简单并能满足设计需求，可行性大。但设计过于机械化，与传统机械锁相比改进并没有多大。
        方案二利用异或门位输入端，减少了元件的使用，密码设置方便。减少了机械化的操作，相比于传统机械锁有较大的提升。
        （三）方案选择
        由于方案二相比于方案一机械操作少，更易操作，电路安全性更高，所以选择方案二。
        结束语：
        数字密码锁设计基本满足设计需求，经过多次修改和整理，是一个比较不错的设计，可以满足人们的基本要求。此密码锁设计的优点在于操作简单方便，可以快捷设置密码，突破了传统机械锁单一性，安全性低的问题。四位密码的设置使得密码具有多样性，在一般场景下使用基本可以完成密码锁保护作用。同时可以在密码输入错误时报警，起到提示以及防盗功能，有一定的实用性。但因为水平有限，此电路中也存在一定的问题。电路的密码设置有16种可以修改，由于他人不知道密码位数以及报警功能，所以安全性适中。为了提高安全性，有更多的密码输入情况，可以改进为6位或则8位数字密码，同时密码的输入可以改进为10个数字的键盘输入，同时在键盘上可以删除错误输入的单个数字，重新输入，提高便捷性。通过改进电路，也可以加入数字显示模块，便于输入者可以看见自己输入的密码，避免错误输入。总的来说，设计基本满足设计需求，但存在一些需要加以改进的地方。
参考文献
[1]康华光．电子技术基础数字部分[M]．第5版．北京：高等教育出版社，2006.
[2]陈永强，魏金成，吴昌东.模拟电子技术[M].人民邮电出版社2016.
[3]陈建林,赵立宏.基于Proteus的数字密码锁的仿真设计[J].机械工程与自动化,2009(04):44-46+49.
[4]代启化.基于Proteus的电路设计与仿真[J].现代电子技术,2006(19):82-84.
[5]张庆双.实用电子电路200例[M].北京：机械工业出版社，2003.
作者简介：
陈钟华（2000-），男，汉，四川省内江市，本科，研究方向：自动化
王欢（1999-），男，汉，四川省资阳市，本科，研究方向：自动化
黄旺（2000-），男，汉，四川省广元市，本科，研究方向：自动化
徐帅辉（1999-），男，汉，四川省南充市，本科，研究方向：自动化