电子密码锁数电课程设计Word下载.docx

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在“EDA桌面设计环境”下用计算机来完成电路的系统综合设计和仿真。

用VHDL可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的密码锁,优于其他设计方法。

VHDL是一种符合IEEE标准的硬件描述语言,其最大的特点是借鉴高级程序设计语言的功能

特性,对电路的行为与结构进行高度抽象化、规范化的形式描述,并对设计的不同层次、不领域的模拟验证与综合优化等处理,使设计过程廷到高度自动化。

课题设计背景

电子设计自动化（EDA）是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，是20世纪90年代初从CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）和CAE（计算机辅助工程）的概念发展而来的[2]。

EDA技术就是以计算机为工具，在EDA软件平台上，根据硬件描述语言HDL完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局线、仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述，在EDA工具的帮助下和应用相应的FPG刀CPLD器件，就可以得到最后的设计结果。

尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。

当然，这里的所谓EDA主要是指数字系统的自动化设计，因为这一领域的软硬件方面的技术已比较成熟，应用的普及程度也已比较大。

而模拟电子系统的EDA正在进入实用，其初期的EDA工具不一定需要硬件描述语言。

此外，从应用的广度和深度来说，由于电子信息领域的全面数字化，基于EDA的数字系统的设计技术具有更大的应用市场和更紧迫的需求性。

硬件描述语言（HDL—HardwareDescriptionLanguage）是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。

例如一个32位的加法器，利用图形输入软件需要输入500至1000个门，而利用VHDL语言只需要书写一行A=B+C即可，而且VHDL语言可读性强，易于修改和发现错误。

早期的硬件描述语言，如ABEL–HDL、AHDL，由不同的EDA厂商开发，互不兼容，而且不支持多层次设计，层次间翻译工作要由人工完成。

为了克服以上不足，1985年美国国防部正式推出了VHDL（VeryHighSpeedICHardwareDescriptionLanguage）语言，1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准（IEEESTD-1076）。

课题设计任务书

一、课程设计的目的

本课程是在学完《数字电子技术基础》、《数字电子技术实验》之后，集中一周时间，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实做训练。

主要包括：

方案论证、系统电路分析、单元功能电路设计、元器件选择、安装调试、计算机辅助设计、系统综合调试与总结等。

使学生在《数字电子技术》基本知识、实践能力和综合素质、创新意识、水平诸方面得到全面提高，为后续课程的学习，为培养应用型工程技术人才打下重要基础。

通过本课程设计可培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神。

真正实现了理论和实际动手能力相结合的教学改革要求。

二、课程设计的要求

1、加强对电子技术电路的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。

2、独立开展电路实验，锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领，真正实现由知识向技能的转化。

3、独立书写课程设计报告，报告应能正确反映设计思路和原理，反映安装、调试中解决各种问题。

三、设计题目及内容

1、数字式电子秒表

（1）、计时范围：

0～60秒，精度为0.01秒；

（2）、具有清零、启动计时和停止计时等控制功能；

（3）、控制操作按键不得超过一个。

2、汽车尾灯控制电路

（1）、汽车左右共有三个尾灯，共计六个，用二个控制开关控制；

（2）、汽车正常运行时，六灯全亮；

汽车右转时，右边三个尾灯自左向右巡回点亮；

汽车左转时，左边三个尾灯自右向左巡回点亮；

汽车停车时，六个尾灯同时闪烁。

（3）、汽车在正常运行、左转、右转和停车时，对应显示“”、“R”、“L”、及“P”。

（4）、左转、右转和停车时，应该有“滴滴”提示音。

3、智力竞赛抢答器

（1）、抢答器为四路；

（2）、显示出最先抢答器的号码；

（3）、带裁判员启动控制按钮；

（4）、裁判员启动后，30秒后无选手抢答，抢答器停止工作（应显示30秒递减时间），并有“滴滴”提示音。

（5）、选手抢答应有提示音。

4、数字式电网周波表

（1）、数字显示电网的周波数，精度为0.1HZ；

（2）、显示读数每隔2～3秒刷新一次；

（3）、电网频率变化范围51HZ～49HZ。

5、数字时钟电路

（1）、具有“时”“分”的数字显示时钟；

（2）、“秒”不作数字显示，只使“时”和“分”之间“：

”间隔闪亮；

（3）、具有校分和校时功能（同时数码管闪烁）；

（4）、具有整点报时功能（59分50秒开始间歇报时）；

（5）、整点报时的同时LED灯花样显示（花样自定）；

（6）、控制操作按键不得超过一个。

。

6、800m田径赛第一名计时电路

（1）、800m跑第一名计时数显器，计时起始与起跑令同步，到达终点计时结束，数字显示跑步的实践显示至0.1秒；

（2）、计时准确度：

精度≤0.2％。

（3）、赛跑人中途经过检测装置时，不应起计时控制作用，仅在第一名到达800m终点时，控制计时结束。

7、数字频率计

（1）、被测信号频率范围1～100KHZ；

幅度为TTL电平，用三位数码管显示数据；

（2）、具有测量和自校两种功能；

（3）、测量误差小于5％。

8、电子密码锁

（1）密码输入：

每按下一个数字键，就输入一个数值，并在显示器上显示出该数值，同时将先前输入的数据一次左移一个数字位置。

（2）密码清除：

按下清除键“*”可清除前面所有的输入数值，清除成为“0000”。

（3）密码解除：

按下解除键“#”后，检查输入的4位密码和已设置的密码相同时，即开锁，同时将显示器清除成为“0000”，若输入的4位密码不正确则报警。

9、可预置定时显示报警系统

（1）、设计一个篮球比赛中，队员持球时间不得超过30秒，到时报警的系统；

（2）、预置30秒，减到0秒报警；

每隔5秒显示一次时间（30S、25S、20S、15S、10S、5S、0S时显示）；

（3）、系统能准确地预置和清零。

10、彩灯控制系统

（1）、控制灯具组数为8组；

（2）、控制灯具花色方案8种（自定）；

（3）、灯具扫描速度按频率为1HZ、2HZ、4HZ、8HZ可调，每完成一次大循环可自动也可手动改变扫描速度，任意时刻手动改变扫描速度；

（4）、应有五种工作模式的数码显示。

（5）、要求控制端不超过一个。

11、多波形信号发生器

（1）、要求产生正弦波、方波、锯齿波、阶梯波等6种波形；

（2）、用一个输出端口实现对6种波形可选择地输出；

（3）、输出波形的频率范围200HZ—2KHZ、幅度范围1—5V；

（4）、D/A转换器用DAC0832。

四、设计要求

1、用中小型规模集成电路设计出所要求的电路；

2、在实验箱上安装、调试出所设计的电路。

3、部分课题要求用可编程逻辑器件（FPGA/CPLD）设计实现；

4、在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真。

5、写出设计、调试、总结报告。

五、器件与器材

1、二输入四与非门74LS00

2、四输入双与非门74LS20

3、六倒相器74LS04

4、八输入与非门74LS30

5、正沿双D触发器74LS74

6、3线-8线译码器74LS138

7、可逆移位寄存器74LS194

8、同步十进制可逆加、减计数器（8421BCD码）74LS192

9、同步十进制加法计数器74LS160

10、振荡分频器CD4060

11、BCD七段显示译码器74LS48

12、双四选一数据选择器74LS153

13、八线驱动器74LS244

14、555定时器555

15、LED共阴七段数码管BS207

16、石英晶体（4M、2M、32768HZ）

17、微动开关、拨盘开关、继电器、LED（红、绿、蓝）、电阻、电容、二极管、三极管、光敏二、三极管、导线……等。

六、参考文献

1、“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材；

2、有关“电子技术课程设计指导书”；

3、“集成电路特性应用手册”；

4、EDA技术使用教程

5、其他。

七、设计总结报告主要内容

1、任务及要求；

2、方案特点；

3、各组成部分及工作原理（应结合框图写）；

4、单元电路设计与调试；

5、总逻辑图；

6、总装配图；

7、实验仿真结果；

8、实验结果分析（画出必要的波形，进行测量精度和误差分析）；

9、调试中出现问题的解决；

10、改进意见及收获体会等。

系统设计总述

电子密码锁，主要由三个部分组成：

数字密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路。

作为电子密码锁的输入电路，可供选择的方案有数字机械式键盘和触摸式数字键盘等多种。

一：

组成部分：

该系统可以分成三部分来设计，数字密码输入部分、密码锁控制电路和密码锁显示电路。

作为密码锁的输入部分，本设计采用通用数字机械键盘。

1--密码锁输入电路：

包括时序产生电路、键盘扫描电路、键盘译码电路等几个小的功能电路。

2--密码锁控制电路包括按键数据的缓冲存储电路发生电路），密码核对（数值比较，解锁电路（开/关门锁电路）等几个小的功能电路。

3--七段数码管显示电路将待显示数据的BCD码转换成数码器的七段显示驱动编码

二：

主要功能：

（本次采用机械式3x4键盘，虽然易产生抖动、磨损等问题，但具有电路结构简单、成本低、可靠性高、技术成熟、应用广泛等优点，在密码锁的设计过程中经常被采用。

其中数字0～9作为密码数字输入按键，*作为“上锁”功能按键，#作为“解锁/清除”功能按键。

）

三、CPLD器件EPM7128简介

　　EPM7128是可编程的大规模逻辑器件，为ALTERA公司的MAX7000系列产品，具有高阻抗、电可擦等特点，可用门单元为2500个，管脚间最大延迟为5ns，工作电压为+5V。

1、基本参数

可编程逻辑类型：

PLD　　

逻辑芯片功能：

ProgrammableISP　　

逻辑芯片基本号：

7128