電子密碼鎖的電路設(shè)計

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計題目:電子密碼鎖的電路設(shè)計姓名:彭艷濤專業(yè):電子科學與技術(shù)班級:112班學號:1886110216導教師:高偉霞2013年6月13日安徽科技學院理學院一、課程設(shè)計題目與目的題目：電子密碼鎖電路設(shè)計。目的：1：進一步掌握數(shù)字電路課程所學的理論知識。2：熟悉集中常用數(shù)字芯片的功能和應(yīng)用，并掌握其工作原理，進一步學會使用其電路設(shè)計。3：了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的基本思想和方法，學會科學分析和解決問題。4：培養(yǎng)認真謹慎的工作作風和實事求是的工作態(tài)度。5：數(shù)字課程實驗室大學中為我們提供的唯一一次動手實踐的機會，增強動手實踐的能力。6:利用小規(guī)模電路設(shè)計一個簡易的電子密碼鎖控制電路。7:設(shè)計一個電子密碼鎖控制電路，當輸入正確時，會輸出開鎖信號以推動執(zhí)行機構(gòu)工作。用燈X2（綠燈）亮表示開鎖。8：學習使用Multisim10.0軟件進行數(shù)字電路設(shè)計。二、任務(wù)和要求方案：由下而上設(shè)計整個總統(tǒng)，首先構(gòu)成功能單元電路在再由此組裝。此方案設(shè)計思路明確，所用知識簡單。易于調(diào)試安裝接線，但使用器件較多，系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，用處明顯不足。但相對于初學者而言，選擇此方案比較實際，易于實現(xiàn)。電子密碼鎖設(shè)計要求1：設(shè)計一個密碼鎖的控制電路，當輸入正確代碼時，輸出開鎖信號以推動執(zhí)行機構(gòu)工作，用紅燈亮,綠燈熄滅表示關(guān)鎖；用綠燈亮，紅燈熄滅表示開鎖餓2：在鎖的控制電路中設(shè)計一個可以修改的4位，當開鎖按鈕開關(guān)（可設(shè)置成6位至8位，其中有效位4位，其余位為虛位）的輸入代碼等于存儲代碼時，開鎖。3：從第一個按鈕出動后的10秒內(nèi)若未將鎖打開，則電路自動復位并進入自鎖狀態(tài)，使之無法再打開，并由揚聲器發(fā)出持續(xù)20秒的報警信號。電路課程設(shè)計的總體要求1：設(shè)計電路實現(xiàn)題目要求：2：電路在相當?shù)那闆r下設(shè)計越簡單越好；3：注意布線，要直角連接，選最短路徑，不要相互交叉；4：注意用電安全，不要加太高電壓，以免燒壞芯片和面包板。三、總體方案的選擇（1）總體方案的設(shè)計針對題目設(shè)計要求，經(jīng)過分析與思考，我擬定了以下四種方案：方案一：用TTL與CMOS芯片設(shè)計，由下而上設(shè)計整個總統(tǒng)，首先構(gòu)成功能單元電路在再由此組裝。此方案設(shè)計思路明確，所用知識簡單。易于調(diào)試安裝接線，但使用器件較多，系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，用處明顯不足。但相對于初學者而言，選擇此方案比較實際，易于實現(xiàn)。方案二：用TTL與CMOS芯片設(shè)計，由下而上設(shè)計整個系統(tǒng)，首先確定系統(tǒng)的邏輯功能，將系統(tǒng)分為控制器和邏輯器，再用ASM確定控制器算法。由此方案系統(tǒng)集成度較高且穩(wěn)定，但控制器實現(xiàn)算法較難設(shè)計，且接線煩亂（需用總線），鑒于設(shè)計可實現(xiàn)問題。方案三：用可編程邏輯器件ispLSI1061實現(xiàn)設(shè)計，由下而上設(shè)計整個系統(tǒng)，將邏輯電路輸入可編程開發(fā)系統(tǒng)，編譯成JEDEC文件實現(xiàn)系統(tǒng)電路。但是，基于初學者可編程邏輯器件知識欠缺，對系統(tǒng)軟件平臺和硬件的不熟悉，所以該設(shè)計方案有明顯的難度。方案四：用單片機設(shè)計，用Keil編寫一個C程序，將其拷進單片機系統(tǒng)，從而實現(xiàn)密碼鎖功能。此方案只需在程序上花點功夫，易于實現(xiàn)，但對于單片機未免大材小用，不適合大規(guī)模設(shè)計。（2）總體方案的選擇方案一與其他方案最大的不同就在，方案一是基于基本要求而設(shè)計的。四種方案的基本思路相同，將整個設(shè)計電路的功能模塊化，設(shè)計思想比較簡單。元件種類使用的簡單而且少，且都較熟悉易于組裝電路。這么設(shè)計的出發(fā)點是，電路設(shè)計模塊化，易于檢查電路，對后面的電路組裝和電路調(diào)試都很方便。為了短時間內(nèi)完成設(shè)計和高效率，我選擇了方案一。四單元電路的設(shè)計設(shè)計所使用的元件及工具：74LS160D(十進制計數(shù)器)-------------------------------------------2個7408N(與門)------------------------------------------------------4個74LS74D(計數(shù)器)--------------------------------------------------1個Switch(輸入開關(guān))------------------------------------------------11個74LS85D(數(shù)值比較器)----------------------------------------------1個74LS74D(觸發(fā)器)--------------------------------------------------2個XFG1(函數(shù)信號發(fā)生器)---------------------------------------------1個74LS04D（非門）-------------------------------------------------1個7432N(或門)------------------------------------------------------1個PROBE_DIG_GREEN(綠燈)--------------------------------------------1個PROBE_DIG_RED（紅燈）--------------------------------------------1個PROBE_DIG_BLUE（藍燈）-------------------------------------------1個五電子密碼鎖電路設(shè)計的內(nèi)容及原理1：數(shù)字密碼鎖控制電路的設(shè)計，可以理解為你是數(shù)字信號的處理和控制，即信號的輸入，存儲，對比，分析，檢測，反饋，輸出。電子密碼鎖的控制電路中儲存一個可以修改的4位代碼。當開鎖按鈕開關(guān)的輸入代碼等于儲存代碼時，發(fā)出開鎖信號(用燈X3亮表示報警)。電子密碼共分為兩個輸入?yún)^(qū)：密碼輸入?yún)^(qū)和密碼修改區(qū)。密碼輸入?yún)^(qū)有4個密碼按鍵。如果輸入密碼的時間超過10秒，電路將鎖定鍵盤并報警，防止他人非法操作。密碼修改區(qū)，有4個按鍵作為更改鍵，可通過字母Z,X,C,V來控制。根據(jù)功能要求，繪制出如圖所示的原理框圖。在鍵盤輸入限時電路中，紅燈亮表示鎖死。在報警電路中，用黃燈亮表示10秒內(nèi)沒有解鎖，電路進入自鎖狀態(tài)。2：根據(jù)此要求，繪制出如下的原理框圖。修改修改密碼XFG1函數(shù)信號發(fā)生器開啟動鍵XFG1函數(shù)信號發(fā)生器開啟動鍵六電路仿真的原理圖電路剖析：此電路可以分為三個功能單元電路密碼檢測與修改電路開始時可以在電路中的key=8，key=7，key=6，key=5鍵設(shè)置起始開鎖密碼，或者在鍵盤上按數(shù)字8,7,6,5也可以實現(xiàn)。在key=Z，key=X，key=C，key=V鍵進行輸入密碼并與儲存密碼比較，或者在鍵盤上按Z,X,C,V也可以。只有在10s內(nèi)輸入密碼與設(shè)置密碼相同時，鎖才打開（在總原理圖中此時X2綠燈亮），如下圖a所示。若有一個密碼不同且時間超過10s時，電路則會進入報警與鎖死狀態(tài)（在總原理圖中為X1藍燈X3紅燈同時亮）。如果想換密碼也很容易，只要將電路中的密碼修改區(qū)中的幾個開關(guān)變換一下就可以了。圖a密碼檢測與修改電路電路鍵盤輸入限時電路如果輸入密碼的時間超過10秒（一般而言用戶不會超過10秒），防止他人非法操作，電路將對鎖發(fā)送鎖死信號并讓報警器開始持續(xù)20s的報警。由于LM555CM定時器暫時還沒有學其原理，所以就直接用XFG1（即函數(shù)信號發(fā)生器）當做脈沖源，其頻率改為1HZ即可。原理圖如下圖b所示。圖b鍵盤限時輸入電路鎖定與解鎖電路在輸入密碼與設(shè)置密碼不同并超出10s時，電子密碼鎖關(guān)鎖，紅燈亮。并開始報警，即藍燈亮，此時電路進入鎖死狀態(tài)，在20秒后報警結(jié)束，但電路一直保持鎖死狀態(tài)（X3持續(xù)亮）。其電路原理圖如下圖c所示。圖c鎖定與解鎖電路4）電子密碼鎖總原理圖圖e電子密碼鎖總原理電路九結(jié)論與心得1：通過對文獻資料的參照查找與對比，以及對仿真軟件Multisim的學習，不僅制作出了數(shù)字密碼鎖電路的全過程設(shè)計，調(diào)試，而且初步學會了如何設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)。并且對電子密碼鎖的原理也懂了很多。在查找文獻資料中不僅能學到許多東西，而且學會可許多解決問題的方法；而對Multisim的學習，則更加提高了自己時間操縱的能力。2：對課程設(shè)計說明書的撰寫，進一步加強了各方面能力的鍛煉，分析能力進一步加強。在書寫課程設(shè)計時，不僅要進行單元塊的調(diào)試，而且需要一步一步進行組裝，最后調(diào)試。在進行邏輯分析時，還要對其進行不對思考改進，強化了獨立解決問題的能力。3：在設(shè)計過程中，不斷尋求解決方案與方法，獨立進行學習與查找方案。另外，MicrosoftOfficeWord得到熟練應(yīng)用。4：本來數(shù)字電子技術(shù)這門課學的不是很透徹，現(xiàn)在感覺學到了好多自己以前沒有學會的知識，對數(shù)字電子知識有了更深一層的體會和了解。5：在課程設(shè)計過程中，遇到了很多困難，比如說剛開始對原理一點都不懂，很是苦惱，但是后來經(jīng)過自己的刻苦努力鉆研，終于搞懂了原理，這個時候很有成就感?？傊?，這次這次電子密碼鎖