課程設(shè)計(jì)密碼鎖

1、湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 課題名稱 數(shù)字密碼鎖 專 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 張繼月 指導(dǎo)教師 李立 2013 年 12 月 7 日 湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) 題 目：數(shù)字密碼鎖 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師 審 批：任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2013年 11月25 日星期一設(shè) 計(jì) 完成日期 2013年 12月6 日星期五 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一 設(shè)計(jì)內(nèi)容：1 設(shè)計(jì)數(shù)字密碼鎖電路。2 對(duì)電路仿真, 并制作數(shù)字密碼鎖電路。3 電路功能為：1） 設(shè)定的密碼為4位，由“09”十個(gè)數(shù)字組成。2） 輸入密碼正確時(shí)，發(fā)出開(kāi)鎖信號(hào)；密碼

2、錯(cuò)誤時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警時(shí)間為1分鐘。3）輸入密碼后50秒，若無(wú)開(kāi)鎖信號(hào)，則電路進(jìn)入自鎖狀態(tài)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。4）用綠色發(fā)光二極管亮表示開(kāi)鎖，紅色發(fā)光二極管亮（或揚(yáng)聲器發(fā)聲）表示報(bào)警。4 功能擴(kuò)展1）電路具有消抖功能;2）自選。二 設(shè)計(jì)要求：1 設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖，提供總電路圖；2 單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路；3 安裝 、調(diào)試電路；4 寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告； 主要設(shè)計(jì)條件1 提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)室；2 提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)箱和電路所需元件芯片； 說(shuō)明書(shū)格式1 課程設(shè)計(jì)封面；2 任務(wù)書(shū)；3 說(shuō)明書(shū)目錄；4 設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖（總電路圖）；5 單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）；6 安裝、

3、調(diào)試步驟；7 故障分析與電路改進(jìn)；8 總結(jié)與體會(huì)；9 附錄（元器件清單）；10 參考文獻(xiàn);11 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分表（用16K紙打?。?進(jìn) 度 安 排 第一周星期一:課題內(nèi)容介紹和查找資料； 星期二:總體電路設(shè)計(jì)和分電路設(shè)計(jì)； 星期三:電路仿真,修改方案星期四 :確定設(shè)計(jì)方案，擬訂調(diào)試方案,畫(huà)出調(diào)試電路圖,安裝電路； 星期五:安裝、調(diào)試電路；第二周星期一二：安裝、調(diào)試電路； 星期三：驗(yàn)收電路星期四五:,寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相關(guān)圖紙； 星期五下午:帶調(diào)試電路板及設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)進(jìn)行答辯； 整理實(shí)驗(yàn)室及其他事情 參 考 文 獻(xiàn)1、電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試（第二版） 華中理工大學(xué)出版社-謝自美 主編2、新型集成

4、電路的應(yīng)用-電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 華中理工大學(xué)出版社 梁宗善 主編3、電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 高等教育出版社-陳大欽 主編4、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)高教出版社-彭介華 主編 目錄1、 設(shè)計(jì)要求與密碼鎖原理22、 總體設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)框圖23、 基礎(chǔ)單元電路5 1.1 密碼的設(shè)置與比較電路.5 1.2 1分鐘報(bào)警電路.10 1.3 50秒自鎖電路.11 1.4 消抖電路.124、 安裝與調(diào)試電路.135、 故障分析與電路的改進(jìn).136、 總結(jié)與體會(huì).147、 附錄.16 1.1 元器件清單 1.2 參考文獻(xiàn)與資料一、設(shè)計(jì)要求與密碼鎖原理 用戶從09四個(gè)數(shù)字中輸入四個(gè)數(shù)字作為密碼鎖的密碼，隨后輸入四個(gè)數(shù)字與

5、密碼鎖的密碼進(jìn)行比較，若四個(gè)數(shù)字與密碼比較均相同，則電路的綠色指示燈亮發(fā)出開(kāi)鎖信號(hào)。若比較錯(cuò)誤，則電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，紅色指示燈亮持續(xù)報(bào)警1分鐘。用戶從輸入密碼開(kāi)始，50秒內(nèi)若無(wú)開(kāi)鎖信號(hào)，電路進(jìn)行自鎖，禁止輸入密碼，紅色指示燈亮發(fā)出報(bào)警信號(hào)。2、 總體設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)框圖 密碼的輸入由2個(gè)74LS148編碼器級(jí)聯(lián)成一個(gè)16線-4線優(yōu)先編碼器，取其中的10個(gè)輸入端作為09數(shù)字的輸入。隨后用一個(gè)74LS161接成一個(gè)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器用來(lái)記錄輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，同時(shí)將計(jì)數(shù)器的輸出端與2114儲(chǔ)存器的地址端相連用來(lái)2114儲(chǔ)存器來(lái)儲(chǔ)存用戶設(shè)定的四個(gè)密碼。隨后當(dāng)用戶輸入四個(gè)數(shù)時(shí)，直接送往74LS85比較器的一端，同

6、時(shí)儲(chǔ)存器將儲(chǔ)存的密碼分別送往74LS85比較器的另一端，進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較，若比較正確一次計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，當(dāng)四位密碼均正確，計(jì)數(shù)器顯示為4，此時(shí)綠色指示燈亮，電路發(fā)出開(kāi)鎖信號(hào)。若密碼比較錯(cuò)誤，紅色指示燈亮，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，紅色指示燈由2個(gè)74LS160級(jí)聯(lián)成的60秒計(jì)時(shí)器控制。用戶從輸入密碼開(kāi)始，由2個(gè)74LS160級(jí)聯(lián)成50秒計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，若無(wú)開(kāi)鎖信號(hào)則電路進(jìn)行自鎖，紅色指示燈亮起。 設(shè)計(jì)框圖 報(bào)警電路 60秒計(jì)時(shí)電路 50秒自鎖電路 密碼錯(cuò)誤 計(jì)數(shù)電路 開(kāi)鎖信號(hào) 密碼比較電路 編碼電路 撥碼開(kāi)關(guān)密碼正確4次計(jì)數(shù)電路 密碼儲(chǔ)存電路產(chǎn)生地址總電路圖19三、基礎(chǔ)單元電路 1.1 密碼的設(shè)置與比較電路

7、 密碼的輸入： 密碼的輸入與密碼的設(shè)置均有此電路，09十個(gè)數(shù)由兩個(gè)74LS148級(jí)聯(lián)成的16線-4線優(yōu)先編碼器的十個(gè)輸入端輸入，剩下的六個(gè)輸入端接高電平。09十個(gè)數(shù)經(jīng)優(yōu)先編碼器4個(gè)輸出端輸出00001001 密碼的儲(chǔ)存： 由16線-4線優(yōu)先編碼器送入的09中的數(shù)據(jù)，一方面經(jīng)I/O數(shù)據(jù)線送入HM6116同時(shí)經(jīng)74LS161計(jì)數(shù)器的輸出端產(chǎn)生不同的地址與HM6116的地址線相接。從而使設(shè)定的密碼得以儲(chǔ)存。 HM6116有11條地址線（A0A10）、8條數(shù)據(jù)線（I/O1I/O8）、1條電源線、1條接地線GND和3條控制線片選信號(hào)CE、寫(xiě)允許信號(hào)WE和輸出允許信號(hào)OE（3條控制線低電平有效）。這3個(gè)控

8、制信號(hào)的組合控制HM6116芯片的工作方式，如下表：CEOEWE方式I/O引腳HXX待用（未選中）高阻LLH讀出DoutLXL寫(xiě)入Din HM6116 74LS161為16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的輸出端接HM6116儲(chǔ)存器的地址線，產(chǎn)生地址送往HM6116 75LS161功能表清零使能置數(shù)時(shí)鐘 數(shù)據(jù) 輸出CR'P TLD'CPP3 P2 P1 P0Q3 Q2 Q1 QO0× × × × × × ×0 0 0 01× × 0 3 2 1 03 2 1 011 1 1 × × &#

9、215; × 計(jì)數(shù)10 × 1 ×× × × × 保持1× 0 1 ×× × × × 保持 密碼的比較： 當(dāng)用戶從16線-4線優(yōu)先編碼器輸入密碼，一方面輸入的數(shù)據(jù)會(huì)送往74LS85比較器的一端，同時(shí)，經(jīng)16線-4線編碼器輸入密碼的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脈沖從而使74LS161開(kāi)始計(jì)數(shù)，74LS161的輸出端與HM6116的地址端相連，使HM6116儲(chǔ)存器依次讀出儲(chǔ)存的四位密碼送往74LS85比較器的另一端，從而用戶輸入的密碼與最初設(shè)定的密碼進(jìn)行比較，比較正確依次，74LS16

10、1計(jì)數(shù)一次，當(dāng)四位密碼都比較正確，74LLS161計(jì)數(shù)四次，綠色指示燈亮，電路發(fā)出開(kāi)鎖信號(hào)。若比較錯(cuò)誤，紅色指示燈亮，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 1.2 1分鐘報(bào)警電路 一分鐘報(bào)警電路由2片74LS160計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)成一個(gè)61進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)三態(tài)門(mén)來(lái)控制，當(dāng)紅色指示燈亮起，經(jīng)由一個(gè)鎖存器，將信號(hào)鎖存，從而計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，右側(cè)紅色指示燈亮，當(dāng)計(jì)數(shù)到60時(shí)，經(jīng)與非門(mén)右側(cè)指示燈熄滅，經(jīng)三態(tài)門(mén)呈現(xiàn)高阻態(tài)，隔斷信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)脈沖，從而使計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。 1.3 50秒自鎖電路 當(dāng)用戶輸入密碼的同時(shí)，由2片74LS160組成的50秒計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到50秒時(shí)，經(jīng)與非門(mén)和非門(mén)，右側(cè)的紅色指示燈變亮，電路發(fā)出報(bào)

11、警信號(hào)。于此同時(shí)，產(chǎn)生的高電平經(jīng)或門(mén)與低電平相或從而控制16線-4線編碼器的EI端達(dá)到自鎖的目的。1.4 消抖電路利用SR鎖存器可以起到消去由于開(kāi)關(guān)反彈造成電路不穩(wěn)定產(chǎn)生的抖動(dòng)問(wèn)題。 S R Q Q*110011110101011110001010 真值表 【注Q*為Q的下一個(gè)狀態(tài)】 四 、安裝與調(diào)試電路 在設(shè)計(jì)好電路，且電路仿真成功后就可以開(kāi)始進(jìn)行電路的安裝過(guò)程了。安裝前我們需要統(tǒng)計(jì)出此電路所需的芯片種類和數(shù)量，同時(shí)，我們應(yīng)用芯片測(cè)試儀測(cè)量每個(gè)芯片的好壞，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上我們還需合理安排芯片的布局，方便我們的接線和檢查電路，于此同時(shí)達(dá)到美觀的要求。我們?cè)诮泳€過(guò)程中，我們應(yīng)將總電路分成幾個(gè)基本分電路

12、進(jìn)行分步調(diào)試，方便我們的調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中若有部分電路不能達(dá)到預(yù)定要求，我們要對(duì)不能正確工作的模塊進(jìn)行檢查，檢查接觸是否良好，有沒(méi)有短路，有沒(méi)有少接或多接了線。如果上述步驟沒(méi)用，則對(duì)該模塊的上級(jí)模塊進(jìn)行檢查。直到檢查出問(wèn)題并解決出現(xiàn)的問(wèn)題為止。接通電源，然后按照自己任務(wù)書(shū)上說(shuō)的進(jìn)行調(diào)試，如果全部和任務(wù)書(shū)上相同，那么說(shuō)明安裝和調(diào)試的沒(méi)有錯(cuò)誤，如果不一樣要進(jìn)行排障，排障是要分模塊進(jìn)行，確保每一個(gè)分模塊是正確的，這樣才能確保整個(gè)模塊是好的。在安裝和調(diào)試過(guò)程中一定要認(rèn)真仔細(xì)，要戒驕戒躁，對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題我們應(yīng)將實(shí)踐和理論緊密聯(lián)系起來(lái)，多思考多動(dòng)手，來(lái)提高自己解決問(wèn)題的能力。五 故障分析與電路的改進(jìn)在安裝

13、調(diào)試過(guò)程中我們出現(xiàn)了并解決了一下諸多的問(wèn)題：（1） 計(jì)時(shí)器無(wú)法正常工作和計(jì)數(shù)與要求不相符。 芯片的電源線和底線忘記連接，芯片的清零端接錯(cuò)了，同時(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部接觸不良。其中，在60秒計(jì)時(shí)器調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)不能正常工作，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)此電路連接中的一根導(dǎo)線是一根斷線。（2）HM6116儲(chǔ)存器可以寫(xiě)進(jìn)數(shù)據(jù)，但無(wú)法正常讀出儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。 發(fā)現(xiàn)是由于地址和數(shù)據(jù)同步進(jìn)入到儲(chǔ)存器無(wú)法正常儲(chǔ)存，后來(lái)，我們將自動(dòng)給儲(chǔ)存器地址改為手動(dòng)在給數(shù)據(jù)之前給地址，發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題得以解決。（3） 在16線-4線優(yōu)先編碼器正常工作時(shí)，74LS161計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)不穩(wěn)定無(wú)法正常工作。 經(jīng)老師的指導(dǎo)，知道撥碼開(kāi)關(guān)在撥動(dòng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象，于是

14、進(jìn)過(guò)查找資料，我們利用SR鎖存器設(shè)計(jì)了一個(gè)消抖電路，最后果然解決了這個(gè)問(wèn)題。 六、總結(jié)與體會(huì) 在這次的數(shù)電課程設(shè)計(jì)中，感覺(jué)自己收獲匪淺。我真正明白了“理論聯(lián)系實(shí)踐”的重要性，書(shū)本知識(shí)固然重要，但更重要的是要將知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，我們學(xué)習(xí)知識(shí)的最終目的是為了更好的解決生活實(shí)際中的問(wèn)題與困難。尤其是消抖電路的設(shè)計(jì)讓我深深地感受到了理論與實(shí)踐還是有區(qū)別的。在遇到不懂得問(wèn)題時(shí)，我們不能逃避，不能說(shuō)這個(gè)問(wèn)題所涉及到的知識(shí)點(diǎn)我們還沒(méi)學(xué)，就不做。真正地自主學(xué)習(xí)應(yīng)該是遇到難題，首先要相信自己這個(gè)問(wèn)題在自己的努力下，一定可以解決。然后，充分的去查找資料和詢問(wèn)老師和同學(xué)。我們?cè)谧鋈魏问聲r(shí)一定要認(rèn)真仔細(xì)，要戒驕戒

15、躁。另一方面，我知道了做事情時(shí)獨(dú)立自主的重要性，很多時(shí)候，別人的想法或思路我們可以去借鑒，吸收好的部分，但我們自己的想法絕對(duì)不能被他們的想法所局限，很多時(shí)候，大膽的去想，大膽的去做，往往會(huì)有意想不到的收獲。最后還要謝謝老師在實(shí)習(xí)期間對(duì)我們的孜孜不倦地教導(dǎo)，老師踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真負(fù)責(zé)的教學(xué)態(tài)度給了同學(xué)們很大的鼓舞，對(duì)于在設(shè)計(jì)電路和組裝調(diào)試電路中同學(xué)們所遇到的問(wèn)題老師起到了很好的點(diǎn)撥作用，在此非常感謝李老師！同時(shí)，在整個(gè)過(guò)程中同學(xué)們互幫互助，面對(duì)問(wèn)題大家各抒己見(jiàn)，充分發(fā)揮了每位同學(xué)的聰明才智，很好的詮釋了團(tuán)結(jié)合作的精神風(fēng)貌，感謝有你們！七、附錄元器件清單元器件數(shù)量74LS148274LS161274LS160474LS851HM6116174LS48674LS00174LS04274LS08174LS10174LS32174LS1252發(fā)光二極管（綠）1發(fā)光二極管（紅）2數(shù)碼顯示管6導(dǎo)線若干參考第文獻(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)第五版 高等教育出