快速学会简易密码锁设计：案例二

一、项目任务

某企业承接了一批简易密码锁的组装与调试任务，请按照相应的企业生产标准完成该产品的组装与调试，实现该产品的基本功能，满足相应的技术指标。装配完成后，利用相关的仪表对电路进行通电测试，记录测试数据。

二、电路结构

简易密码锁电路如图4.7.1所示，电路共由三部分组成。四个边沿D触发器、S0～S9十个数字按键和电阻R1～R4构成密码控制部分；R7、C和非门组成密码延时电路；LED和R6组成模拟锁指示电路。

三、工作原理

1.集成元件介绍

（1）CD4013：边沿D触发器。

CD4013是CMOS双边沿D触发器的集成芯片，由两个相同的、相互独立的D触发器构成，每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q及输出，在时钟上升沿触发时，加在D输入端的逻辑电平传送到Q输出端。置位和复位与时钟无关，分别由置位或复位线上的高电平完成。

图4.7.1　简易密码锁

其中，CP为时钟输入，上边沿触发有效；RD为异步清零端，高电平有效；SD为异步置数端，高电平有效；D为数据输入端；Q为逻辑正输出；为逻辑负输出；VCC为电源端；GND为接地端。

CD4013引脚分布如图4.7.2所示。(www.xing528.com)

（2）74LS00：二输入端与非门。

74LS00由4个二输入端的与非门构成，GND、VCC分别为接地端和电源端，引脚排列图如图4.7.3所示。与非门的功能特点是：有0出1，全1出0。

图4.7.2　CD4013引脚排列图

图4.7.3　CT74LS00引脚图

2.工作原理

（1）输入正确密码时：如依次按下开关S 1、S 4、S 7、S 9时，触发器F 0至F 3的时钟输入端C P分别有上边沿触发，根据边沿D触发器输出Q随D变的逻辑功能，依次向右移位，使得触发器F 3的输出Q 3＝D 0＝1，，模拟锁L E D灯被点亮。

（2）延时原理：输入密码前，触发器初始状态为0态，Q 3＝0，故，电路通过R 7对C充电至高电平。依次输入正确密码后，因Q 3＝0，电容C通过电阻R 7放电，当电容C上的电压放到低至与非门的阈值电压时，非门输出高电平，控制4个触发器的R D端，触发器清零，此时Q 3＝0，L E D灯被熄灭，延时结束。其中，电阻R7和电容C的大小决定了过渡过程时间的长短，从而决定了模拟锁LED延时时间的长短，延时具体时间可由前面学过的RC过渡过程时间间隔公式进行计算。

RC电路过渡过程的时间间隔公式：

（3）输入错误密码时：如按下S0、S2、S3、S5、S6、S8中任意一个按键，密码输入错误，则所有触发器清零，Q3＝0，模拟锁LED灯熄灭。