8位数字密码锁Word文档格式.docx
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二、成绩
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一、设计目的
（1）熟悉模拟电路的应用与集成电路的引脚排列。
（2）把握经常使用芯片的逻辑功能及利用方式。
（3）熟悉电路仿真软件Multisim利用。
（4）了解数字密码锁的组成及工作原理。
（5）熟悉数字密码锁的设计。
二、设计思路
（1）设计系统复位电路。
（2）设计密码锁电路和比较电路。
（3）设计计数电路及其反馈回路。
（4）设计时序操纵电路和改密电路。
（5）设计数码管电路和指示灯电路。
3、设计进程
方案论证
系统的操纵由系统复位电路开始，2次输入原始密码后，数字密码锁被打开；
通过系统输入电路、改密电路、锁存电路、能够对密码进行更改和贮存；
通过对密码更改次数限制电路（计数电路），能够实现对系统输入电路的锁定；
各电路的输入都可在数码管显示或指示灯观看取得；
通过其他电路的交织和反馈，整个系统能够整合设计为以上形式。
3.2元器件的选择及参数，各芯片介绍及作用
数字显示器
数字显示器是一种经常使用的集成显示译码器，在数字系统中，它能直观地将数字显示出来，方便人们直接读取数字及处置结果。
因此，数字显示器电路是许多数字设备系统不可缺少的部份。
数字显示器是驱动显示器件（如荧光数码管、液晶数码管等等）的核心部件，它能够将输入代码转换成相应数字，并在数码显示管上显示出来。
该数码管由七段组成数字字形，既有其相对应的七段数字显示译码器数字。
例如，当该电路的输出为高电平有效时，既输出为1时，对应字段点亮；
输出为0时对应字段熄灭。
当其各数段相应地为1时，该译码器能够驱动七段显示器显示O—15总共16个数字的字形。
输入L3、L二、L一、L0接收4位二进制数码，输出
、
和
别离驱动七段显示器的a、b、c、d、e、f和g段。
七段显示译码器的原理图如以下图所示，图给出了七段显示器的显示笔画与O—15共16个数字的对应关系。
图七段显示器原理图图七段显示器笔画与数字对应关系图
该8位数字密码锁电路采纳能自动译码的数码显示器DCD_HEX，能够直接将输入的二进制代码表示成O—F共16个数字，其芯片图与引脚图如以下图所示：
L3L2L1L0
图显示器芯片原图与引脚图
二进制代码由高位到低位别离与L3、L二、L一、L0用导线相连，其功能表如下表1所示：
表1数码显示译码器DCD_HEX功能表
输入
显示数字
L3
L2
L1
L0
显示0
1
显示1
显示2
显示3
显示4
显示5
显示6
显示7
显示8
显示9
显示A
显示B
显示C
显示D
显示E
显示F
3.2.274LS90芯片
芯片接线要求：
将输出12引脚与输入1引脚相接，组成8421BCD码计数器，将输出11引脚与输入14引脚相接，组成5421BCD码计数器,表2中H为高电平、L为低电平、×
为不定状态。
74LS90逻辑电路图如下图，它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成.在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端MR1、MR2和置位（置“9”）端MS1、MS2。
其计数顺序为000～101，当第六个脉冲作用后，显现状态Q0Q1Q2=110，利用Q1Q2=11反馈到MR1和MR2的方式使电路置“0”，据功能表（表2）可知，MS1、MS2端中必需最少有一端接地。
表274LS90计数器功能表
图74LS90D计数器引脚图
3.2.374HC374芯片
74HC374芯片是八上升沿D触发器（3S,时钟输入有回环特性），74HC374芯片的输出端O0~O7可直接与总线相连。
当三态许诺操纵端OE为低电平常，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
当OE为高电平常，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受阻碍。
那时钟端CP脉冲上升沿的作用下，O随数据D而变。
D0～D7数据输入端OE三态许诺操纵端（低电平有效）CP时钟输入端O0~O7输出端。
表374HC374芯片真值表
输出
输出控制
使能
数据
Oc
G
D
Q
L
H
X
Q0
Z
表474HC374芯片功能表
图74HC374计数器引脚图
3.2.474HC85芯片
74HC85芯片可进行二进制码和BCD码的比较，对两个4位字的比较结果由三个输出端O（A<
B）、O（A=B）、O（A>
B）输出，假设将几个74HC85芯片级联可比较较长的字，现在低级位的O（A<
B）、O（A=B）、O（A>
B）连接到高位级相应的输入A<
B、A=B、A>
B,并使低位级的A＝B为高电平。
引出端符号：
A0-A3为字A输入端，B0-B3为字B输入端，A<
B、A=B、A>
B为级联输入端，O（A<
B）为A<
B输出端，O（A=B）为A=B输出端，O（A>
B）为A>
B输出端。
表574HC85（4位数值比较器）功能表
A3B3
A2B2
A1B1
A0B0
IA>
B
IA<
IA=B
O（A>
B）
O（A<
O（A=B）
A3>
B3
A3<
A3=B3
A2>
B2
A2<
A2=B2
A1>
B1
A1<
A1=B1
A0>
B0
A0<
A0=B0
图74HC85（4位数值比较器）引脚图
3.3电路设计
图密码计数电路、系统复位组合电路
密码计数电路及系统复位组合电路如上图所示，该组合电路由1片74LS90D芯片、1个逻辑异或门、2个逻辑非门、3个逻辑与门、直流5V电源、1个单刀双掷开关、1K电阻等组成。
该组合电路通过逻辑器件组合能够实现操纵数字密码锁输入电源，指示灯显示等功能。
功能实现原理：
按上图所示接好电路。
当开关J15闭合接逻辑与门U28A后电路开始工作，（注：
14引脚接复位开关“9”，U31A输出端接系统工作电源），当复位开关“9”闭合一次，那么74LS90D芯片计数一次，输出端引脚八、9经逻辑与门和开关J15反馈回芯片引脚二、3。
当复位开关“9”闭合4次时，经逻辑与门U26A、U29A，和逻辑非门U27A、U30A、使系统锁闭灯（黄灯）亮，并通过逻辑异或门U31A使电源输出断开，即异或门U31A输出端现在输出低电平，系统被锁闭。
系统解锁那么需要通过开关J15接高电平。
附：
逻辑门“与门”、“非门”、“异或门”、图示及真值表如下：
图逻辑与门图逻辑非门图逻辑异或门
表6逻辑与门真值表
表7逻辑非门真值表
表8逻辑异或门真值表
图由1片74HC374芯片和2片74HC85芯片组成的锁存电路、比较电路
锁存电路由1片74HC374N芯片及输入电路组成，比较电路由74HC374芯片的输出及2片74HC85芯片组成，2片74HC85AD芯片之间串联，比较后输出后，通过指示灯显示。
74HC374芯片输入引脚3、4、7、八、13、14、17、18别离接密码锁输入数字（0--8），引脚1接开关J9,（当J9接低电平常，74HC374芯片开始工作，接高电平那么锁存初态Qn），74HC374芯片为低电平触发有效芯片，因此引脚11接瞬时接通断开开关J10,当需要74HC374芯片工作时，闭合开关J10一次。
74HC374芯片的输出按图示接74HC85的相应引脚，通过两个74HC85芯片的级联，比较后输出，再经逻辑或门输出后显示.
图2片74HC85芯片组成的比较电路
比较电路由两片74HC85芯片，1个逻辑或门，2个指示灯（数字密码锁锁闭指示灯（红灯），数字密码锁开锁指示灯（绿灯）），1个单刀单掷开关，1个直流5V电源，1个1K电阻组成。
74HC85芯片（U2）的输入引脚1五、13、1二、10接74HC374芯片输出引脚二、五、六、9。
74HC85芯片（U3）的输入引脚1五、13、1二、10接74HC374芯片输出引脚1二、1五、1六、19。
两74HC85芯片级联，74HC85（U2）的输入引脚4、3、2别离接74HC85芯片（U3）的输出引脚五、六、7.，且74HC85芯片（U3）的输入引脚必需通过开关J13接高电平。
最后，通过逻辑与门、指示灯显示比较结果。
图数码管显示及指示灯电路，输入、改密、复位电路
输入、改密、复位电路、数码管显示及指示灯电路由2个逻辑非门，9个逻辑异或门，10个单刀双掷开关、1个瞬时接通断开开关、1个状态指示灯、2个5V直流电源，11个1K电阻组成。
开关J15—J22代表密码数字（0—8），它们的闭合和断开代表密码的正确或错误，通过它们的闭合、断开达到开锁或锁闭数字锁及改密码的功能，显示电路那么由逻辑异或门操纵显示，开关J23操纵电路，使数字密码锁维持锁闭或打开状态，开关J24那么达到辅助复位的功能，J14开关为确认开关，操纵74HC374芯片的工作的时钟脉冲输入及状态指示灯（蓝灯）的闪烁。
图8位数字密码锁总电路图
4、电路功能实现原理要求：
系统初始状态调试
系统电源接通后，第一个数码管显示“A”,如图所示，（假设数码管显示“A”,且系统锁闭灯（黄灯）亮，则按两次系统复位键“A”，锁即可打开；
）其余数码管均无显示，按下系统复位键“A”键后（即开关J11电阻R12、开关J12接电阻R11、开关J13A断开），那么现在数码管依次显示“AEDCBA987”；
如下图。
再次按下系统复位键“A”（现在开关J11接地、开关J12接逻辑与门U17A输出端、开关J13A闭合），现在数码管依次显示“A00000000”；
两次按系统复位键“A”时，系统状态灯（蓝灯）常亮，数字密码锁锁闭指示灯（红灯）常亮，说明现在数字密码锁处于锁闭状态，系统已进入工作状态。
图
图图系统初始状态调试仿真图
4.2输入原始密码打开数字密码锁
在9个数码管依次显示“A00000000”后，输入原始密码（“”），按下确认键“0”键（即电路中开关J10刹时闭合后断开），状态指示灯（蓝灯）闪烁一次，锁闭指示灯（红灯）状态不变，数码管依次显示“A”；
再次输入原始密码“”，按下确认键后，状态灯（蓝灯）闪烁一次，数码管依次显示“A00000000”，开锁指示灯（绿灯）常亮，锁闭指示灯（红灯）熄灭，数字密码锁被打开。
图图输入原始密码打开数字密码锁仿真图
4.3维持开锁状态
开锁后，数码管依次显示“A00000000”，开锁指示灯（绿灯）常亮，锁闭指示灯（红灯）熄灭。
当按下复位键“9”（电路中为开关“J9”闭合）后，数码管依次显示“000000000”（九个“0”），开锁指示灯（绿灯）、状态灯指示灯（蓝灯）两灯均维持常亮不变。
此刻芯片“74LS90D”计数“1”，假设现在输入任意密码（位数不限,数字必需为“1—8”）后，按下确认键“0”键，状态灯指示灯（蓝灯）闪烁一次，现在数码管将显示按下的数字，开锁指示灯（绿灯）仍然常亮，表示锁仍然处于开锁状态。
例如：
按下数字“1358”，状态灯指示灯（蓝灯）闪烁一次，开锁指示灯（绿灯）仍然常亮，数码管依次显示“0”。
如下图。
图
图图维持开锁状态仿真图
4.4开锁状态解除
方式：
按下复位键“9”（电路中为开关J9闭合），并按下数码管上显示的非0数字后，数码管依次显示“A00000000”，开锁指示灯（绿灯）熄灭，锁闭指示灯（红灯）常亮，表示现在数字锁处于锁闭状态，如下图按下确认键“0”键后，数码管显示不变（仍是“A00000000”），开锁指示灯（绿灯）常亮，锁闭指示灯（红灯）熄灭，表示现在数字锁处于开锁状态。
图但注意：
现在芯片“74LS90D”再次计数一个“1”（即每次按下复位键“9”后，计数器计数一次）。
图图开锁状态解除仿真图
4.5数字密码锁的密码更改
在开锁状态下，数码管依次显示“A00000000”），开锁指示灯（绿灯）常亮，锁闭指示灯（红灯）熄灭，状态指示灯（蓝灯）常亮，如下图。
现在，输入你想要改的密码（如:
1357）,注意：
密码的组合方式不止以上一种，只若是数字1,3,5,7的组合都能够。
（例如：
5731，1357,5137均为能够），输入密码后，锁指示灯（绿灯）常亮，锁闭指示灯（红灯）熄灭，状态指示灯（蓝灯）常亮，如下图，按下确认键“0”后，锁指示灯（绿灯）熄灭，锁闭指示灯（红灯）常亮，状态指示灯（蓝灯）常亮，表示密码已经更改成功，如下图。
在闭锁状态下，改密方式一样，只是先按下上一次的密码，使数码管依次显示“A00000000”）后，即可更改密码。
图图数字密码锁的密码更改
4.6开锁及闭锁状态下，系统锁闭的条件及解除方式
当计数器计数四次时：
状态灯指示灯（蓝灯）常亮、开锁指示灯（绿灯）常亮【开锁状态下】或锁闭指示灯（红灯）常亮【闭锁状态下】、系统锁闭灯（黄灯）常亮、数码管依次显示“A00000000”，说明系统被锁定，现在输入任何数字“0—8”均无效。
别离如图及图所示
假设按下系统复位键“A”并按下确认键“0”后，数码管显示无序数字或字母【假设系统被锁定后未按任何数字0—8，那么数码管依次显示“AEDCBA987”，如图（a）所示。
且锁闭指示灯（红灯）熄灭（开锁状态下）；
闭锁状态下，数码管依次显示“AFFFFFFFF”且锁闭指示灯（红灯）常亮，如图（a）】，状态灯指示灯（蓝灯）常亮，锁闭指示灯（红灯）闪烁一下（闭锁状态下不闪烁）。
【假设系统被锁定后按下了数字0—8其中或全数（例如按下一、3、4、5），那么数码管依次显示“AEFCBAFFF”,锁闭指示灯（红灯）常亮，状态灯指示灯（蓝灯）常亮，如图（b）所示，】系统锁闭灯（黄灯）熄灭，说明数字锁处于闭锁且复位初状态。
假设再次按下系统复位键“A”，并按下相应数字键（即保证数码管依次显示“A00000000”），再按确认键“0”键后，开锁指示灯（绿灯）常亮，状态灯指示灯（蓝灯）常亮，表示系统电路恢复正常，如下图。
现在，系统回归原始状态，密码为原始密码“”。
注意：
由于仿真时电路处于运行状态，不仿真时电路处于断电状态，且各芯片保留了逻辑状态，因此运用Multisim设计软件仿真终止后，请保证现在开关J11接地、开关J12接逻辑与门U17A输出端、开关J13A闭合，开关J1-J9全数闭合，并保证数字密码锁处于开锁状态（未显现开锁状态时，能够通过按系统复位键“A”使其处于开锁状态。
）如下图。
图（a）
图（b）
图图开锁、闭锁状态系下，系统锁闭的条件及解除方式
数码管显示仿真图
5、要紧仪器与设备
数字电路实验箱或Multisim设计软件
集成电路74HC374—1片，74HC85—2片，74LS90D—1片，逻辑非门4个，逻辑与门3个，逻辑或门2个，逻辑异或门10个，
显示器件蓝灯1只红灯1只绿灯1只黄灯1只
电阻1KΩ—12只，单刀双掷开关11个，单刀单掷开关1个，瞬时接通断开开关1个
其它5V直流电源3个，导线假设干
6、设计体会与建议
设计体会
以上为我所设计的8位电子密码锁电路及仿真演示，尽管通过我多次的修改和整理,但由于水平有限,该电路中可能还存在需要改良的地址。
通过这次对8位数字密码锁的设计与电路的仿真实践，让我学到了关于设计简单有效电路的程序，也让我学到了关于密码器的大体原理与设计理念。
通过这次电子密码锁电路设计，让我对部份电路有了可能的了解，也让我对这门课程产生了浓厚的爱好。
这次课程设计后，我感觉收成专门大。
因为我不仅明白了，实际动手能力关于把握好电子技术基础这门课程的重要性，也加深了自己对讲义知识的明白得和把握。
同时，这次课程设计我还增加了许多讲义之外的知识，熟悉了Multisim仿真软件的相关操作，真正达到了学以致用的目的。
最后，我衷心感谢教师的指导和同窗的帮忙和支持，谢谢！
对设计的建议
我希望教师在咱们动手设计之前，教师能多提供咱们一些关于所设计电路的参考资料和原理，和如何检测电路的方式，并提供更多的答疑时刻。
参考文献
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