六位数字密码锁设计

设计要求

自行设置密码，长度6位
密码正确，开锁，指示灯亮。
按键需要有按键的“滴滴”声。
密码输入错误3次，报警。
所有按键必须采用触发输入形式。
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需求分析与设计思路

自行设置密码，长度6位

从这个需求可以看出，需要核对的密码有6位，需要6个数值比较电路，而单个的范围是0-9，换算成二进制是0000-1001，所以需要使用6组“四路开关+比较器电路”，其中，开关元件表示设置的密码，比较器芯片选用74LS85可以满足需求。
同时因为密码需要显示，所以使用数码管译码器芯片+数码管实现。
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密码正确，开锁，指示灯亮

6路74LS85芯片输出全部为A=B时，点亮指示灯。通过74LS85加与门实现。

按键需要有按键的“滴滴”声

“滴滴”声通过有源蜂鸣器实现，有源蜂鸣器内部带有震荡源，通电即响。

所有按键必须采用触发形式

按键可以使用10路独立的无锁按键来表示0-9，使用74LS147实现十进制到二进制的转换。触发形式的按键的数值需要保存，我们选择寄存器74LS175，每一位密码都需要保存，所以需要6路74LS175。
然后需要对每一次按键和对应的密码对应上，及第一次按下对应第一位密码，第二次按下对应第二位密码……第6次按下对应第6位密码，所以我们还需要一个计数器电路，这里选用74LS161实现。

密码输入错误3次，报警

报警选用有源蜂鸣器，错误计数选择74LS161，连续错误3次时，报警，蜂鸣器响。密码输入正确时，清零计数器74LS161。

单元电路设计

按键检测电路

如图所示，按键一侧接地，另一侧接74LS147（U1）输入端的同时通过上拉电阻接到5V电源。所以按键按下时，74LS147的输入端为低电平；按键抬起时，74LS147（U1）的输入端为高电平。
因为74LS147的输出是反向的，所以我加了4路非门得到正确的信号。
每一路按键都通过与门电路接到了一起，所以只要有一个按键按下，与门U3的输出都是0，没有按键按下的时候输出为1。
与门（U3）的输出经过非门（U5）反向后作为74LS161（U4）的CLK信号和蜂鸣器（按键音）的控制信号。
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按键输入寄存电路

上一节讲到，按键的信号经过与门（U3）和非门（U5）以后作为计数器74LS161（U4）的CLK信号，每按下一次按键，计数器都会加1。
所以从第1次到第6次按键按下，计数器74LS161（U4）的输出分别是：
0001
0010
0011
0100
0101
0110
于是，我们通过将计数器（U4）的输出Q0，Q1，Q2经过门电路的组合以后，分别接到6个寄存器芯片74LS175上，即可以实现按键次数与密码位数的一一对应。因为这部分电路繁琐且重复，所以选择以第一位74LS175（U11）为例进行说明：
我们知道第一次按键对应的计数值是0001，即Q0为1，Q1和Q2为0，所以Q1和Q2经过或非门（U20）以后和Q0作为与门（U21）输入，得到的信号再和按键检测的信号（U3）做“与”运算（U6），U6输出即可作为第一位74LS175的时钟信号。
需要注意的是，在第六次按键按下之后，计数器74LS161（U4）需要清0，同时启动密码比较流程，密码正确，则点亮指示灯；密码错误，则错误计数器加1。
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数码管显示和单位密码比较电路

74LS175的输出给到数码管译码芯片74LS47的输入，74LS47是共阳驱动芯片，我们选择的数码管也是共阳数码管。
同时，74LS175的输出也作为比较器芯片74LS85的A组输入。74LS85的B组输入通过四路开关实现，如图，开关一侧接5V电源，另一侧接74LS85的B组输入和下拉电阻（图中RP5是排阻）。当开关拨到on一侧时，74LS85的输入端为1；拨到off一侧时，输入端为0。本设计的默认密码是1，2，3，4，5，6，即将拨码开关分别设置成0001，0010，0011，0100，0101，0110.
当74LS85的A组输入和B组输入相等时，QA=B输出1，否则，输出0.
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六位密码比较电路

如图，6路比较器芯片74LS85的QA=B输出通过与门U44做“与”运算。U44选用的7路与门，是因为我们将计数器74LS161（U4）的输出Q1,Q2,Q3也一起做了与运算，这样可以保证只有在74LS161（U4）的输出全为0时，才判断整体密码是否正确，避免出现这样的问题：比如上一次密码输入为789456，下一次输入123时，六路74LS85的输出就全为1了，然而实际这个时候密码还没有完全输入。
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报警电路

计数器芯片74LS161（U46）加三极管驱动电路，密码输错时，计数器加1，当计数器加到3时，蜂鸣器响。
当密码输入正确时，计数器清零。