密码锁.docx
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密码锁
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称：
数字电子技术
题目：
数字密码锁
专业班级：
自动化0903、0904、测控0901
学生姓名：
学号：
指导老师：
李立
审批：
任务书下达日期2011年11月28日星期一
设计完成日期2011年12月9日星期五
设计内容与设计要求
一、设计内容：
1．设计数字密码锁电路。
2．对电路仿真,并制作数字密码锁电路。
3．电路功能为：
1）设定的密码为五位，由“1~9”组成。
2）输入密码正确时，发出开锁信号；密码错误时，发出报警信号，报警时间为28秒。
3）输入密码后90秒，若无开锁信号，则电路进入自锁状态，并发出报警信号。
4）用绿色发光二极管亮表示开锁，红色发光二极管亮（或扬声器发声）表示报警。
4．功能扩展
1）电路具有消抖功能;
2）自选。
二、设计要求：
1．设计思路清晰，给出整体设计框图，提供总电路图；
2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；
3．安装、调试电路；
4．写出设计报告；
主要设计条件
1．提供调试用实验室；
2．提供调试用实验箱和电路所需元件芯片；
说明书格式
1．课程设计封面；
2．任务书；
3．说明书目录；
4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；
5．单元电路设计（各单元电路图）；
6．安装、调试步骤；
7．故障分析与电路改进；
8．总结与体会；
9．附录（元器件清单）；
10．参考文献;
11．课程设计成绩评分表
进度安排
第一周星期一:
课题内容介绍和查找资料；
星期二:
总体电路设计和分电路设计；
星期三:
电路仿真,修改方案
星期四:
确定设计方案，拟订调试方案,画出调试电路图,安装电路；
星期五:
安装、调试电路；
第二周星期一~二：
安装、调试电路；
星期三：
验收电路
星期四~五:
写设计报告，打印相关图纸；
星期五下午:
带调试电路板及设计报告书进行答辩；
整理实验室及其他事情
参考文献
1．《电子线路设计、实验、测试》（第二版）
华中理工大学出版社-------谢自美主编
2．《新型集成电路的应用》---------电子技术基础课程设计
华中理工大学出版社梁宗善主编
3．《电子技术基础实验》
高等教育出版社-------------陈大钦主编
4．《电子技术课程设计指导》
高教出版社-------------------彭介华主编
目录
一、设计总体思路····································8
二、单元电路········································11
三、安装、调试步骤··································17
四、故障分析与电路改进······························17
五、总结与体会······································18
六、元器件清单······································20
七、参考文献········································20
设计总体思路
一、原理说明
一）设置密码在总电路处于通电的情况下，将密码设置开关置于闭合，储存器处于写状态，开始设置密码。
每设置一个数字，此值传给储存器数据端的同时，译码器给计数器提供cp，使计数器计数，把当前值提供给储存器的地址端，从而使储存器储存数值。
二）输入密码开锁在总电路处于通电的情况下，将密码设置开关置于断开，储存器处于读状态，开始输入密码开锁。
此时通过三态门控制使编码器编码的数字不能传递给储存器，送入比较器的端口。
另一方面，计数器产生地址读出储存器中储存的数字，与输入的数字进行比较，通过末端的计数器计数来决定是否发出开锁信号。
三）90秒开锁时间限制从用户打开密码输入键后计数器开始计时90秒，若90秒没有开锁信号，系统将自锁。
四）28秒报警从用户密码输入错误开始计时，报警28秒，若28秒没有开锁信号，系统自锁。
五）消抖功能鉴于机械开关的抖动效应，本设计加入了消抖电路以保证电路工作的稳定性。
注：
此设计具有四位密码设置功能，每位可选0-9，有8*8*8*8=4094个备设密码。
二、主流程图
比较
计数
开锁信号
输入
编码
储存
产生地址
注：
此流程图仅为开锁主结构图，不包含计数报警部分。
三、附Multisim11仿真图
注：
下图可在电子档中清晰打开
单元电路
主电路
一、芯片介绍：
1．8线—3线优先编码器
D0—D7为输入端，A0—A2为输出端，EI为低电平选通，GS为扩展端，EO为选通输出端。
设计中D0—D7接开关J1，EO接低电平，GS、EO提供脉冲。
2．4位同步二进制计数器
A—D为置数端，QA—QB为输出端，C为进位端，LOAD为预制数端，CLR为异步清零端，EP和ET为工作状态控制端。
设计中U3给储存器提供地址，U11给比较器计数。
3．4位数值比较器
工作时A3A2A1A0与B3B2B1B0自高位向低位进行比较。
设计中AGTB与ALTB接低电平，AETB接高电平，OAEQB接计数器161，A3—A0接与非门，B3—B0接储存器的数据端。
4．RAM
A0—A10为地址输入端，IO0—IO7为数据端，CS为选通端，WE为写端，OE为读端。
实际连线时用2114，其外派管脚图如下：
设计中A0—A3接U3的输出端QA—QD，A4—A9接地，IO0—IO3接比较器。
值得注意的是，RAM的读与写必须操作正确。
在写入一个数时，必须把数据和地址都送到RAM的对应端口，然后才把读写操作开关有读打到写。
写入数后，把读写开关开到读，再重复上序步骤。
Multisim11仿真图如下。
另外，给RAM提供地址的计数器的U3接有置数功能，使其提供给RAM的地址在0001—0100—0001循环。
90秒开锁
由两块74ls160级联组成，当数记到90时，通过与非逻辑门控制使数停在90。
28秒报警
原理同上
消抖电路
所示为一由基本RS触发器构成的消抖动电路，该基本RS触发器由两个与非门构成。
与非门可以选择74LS00。
单刀双掷开关的B点与基本RS触发器的RD端相连，A点与SD端相连。
基本RS触发器的输出Q作为整个开关电路的输出。
假设开关原来与B点接通，RD为0，SD为1，触发器置0，Q=0。
当将开关由B拨向A过程中，有一短暂瞬间，离开B还没到A，RD、SD均为1，触发器保持，Q不变。
当开关与A点闭合瞬间，此时的B点已为高电平,RD便为1，即使A点出现抖动，只要在A点出现低电平，SD便为0，RD为1，触发器置1，Q=1。
即使由于抖动在A点产生了高电平，触发器的状态依然能保持原来的1状态不变。
同理，当将开关由A拨向B的过程中，只要在B点出现低电平，Q就为0。
这样，当开关与A点闭合时，Q端输出的是稳定的高电平，当开关与B点闭合，Q端输出的是稳定的低电平。
从而消除了抖动现象。
用或非门构成的基本RS
触发器也可达到消除抖动的效果。
555定时电路
各元器件的参数如上图所示，接通电源后持续产生秒脉冲，下附555功能表。
安装与调试
第一步：
检测试验台和线的好坏。
第二步：
逐个验证芯片的功能能否实现。
第三步：
连接90秒倒计时电路、28秒报警电路和555秒脉冲产生电路，保证运行正常。
第四步：
连接主电路。
（下图为储存器读写操作部分实拍图）
第五步：
将主电路与第三步所连电路组合，调试，观察并改进电路。
故障分析与电路改进
故障一：
计数器跳变计时。
分析：
机械开关是靠弹簧力接触的。
在断开接触时没有什么问题，但是反过来在接触时由于弹簧力的反作用，在接触的瞬间会离开接点，然后经过多次跳动最后才能稳定下来。
因此，在开关处于悬空状态和接触状态之间就产生了抖动。
改进：
加入消抖电路，如前分析。
故障二：
误开锁。
分析：
1.当输入的密码与设置的密码不一致时出现开锁。
信号当电路工作不稳定时，电压的变化引起了开锁计数器的计数。
2.密码为四位，当输入密码大于四位时发出开锁信号。
由于计数器计数的条件是输入数值与储存数值相等，输入密码者在相邻的四位密码输入错误后，由于储存器的地址在0001—0100—0001间循环，同样有可能输入的使输入的数值与储存的数值相等。
改进：
在开锁信号处接与门，使计数所得值和储存地址值都满足才发出开锁信号。
总结与体会
忙了几天，总体结果没有出来，很是遗憾。
现总结与体会如下：
1.仿真是一个理想的环境。
仿真中普通的机械开关能够当脉冲使用，在实际电路中机械开关的抖动却是设计结果不能出来的罪魁祸首。
2.开始接线必须检验试验台、线和芯片的好坏，否则会浪费大量的时间，甚至会导致设计不能完成。
3.虽然我的电路各部都能正常工作，由于消抖电路没有成功接入，导致总电路组合起来不能正常工作，这促使我在接下来的时间里去慢慢地把消抖消化、吸收，以为我所用，同时也提醒自己在以后的设计中应该多做准备。
4.此次课程设计加强了我们的动手能力，也让我们学会了团结
一致，共同合作才能研究出最好的方案。
我们将理论联系实际，在交流中取得进步，达到共同学习提高自我的目的。
5.本次课程设计加深了我对Multisim11仿真软件的应用，了解到了大部
分的器件的管脚的作用，同时加深了作图技巧，了解到了该软件的优缺点，为以后的学习奠定了基础。
6.通过此次课程设计，使我收获颇多。
了解到了课程设计的开端，连接的重要性，测试的必要性。
既巩固了课程上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。
在此基础上学习了数字系统设计的基本思路和方法，学会了科学地分析实际问题，在通过查阅资料、分析资料以及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。
同时，也培养了我认真严谨的态度。
7.虽然我的电路各部都能正常工作，由于消抖电路没有成功接入，导致总电路组合起来不能正常工作，这促使我在接下来的时间里去慢慢地把消抖消化、吸收，以为我所用，同时也提醒自己在以后的设计中应该多做准备。
总之，这个设计虽然不像毕业设计那么繁杂和困难，但为我们毕业设计和毕业以后的工作打下了基础。
做什么事情都会出现问题，找到问题并且解决问题，这才是此次课程设计的一个重要目的。
同时完成一个好的设计需要细心冷静的思考，需要有清晰的思路，更需要有耐心，不要因为眼前的小挫折就阻碍了你迈向前进的大脚步，成功来源于坚持！
另外也十分感谢老师的谆谆教诲！
元器件清单
名称
型号
领取个数
RAM
2114
1
优先编码器
74LS148
1
比较器
74LS85
1
十六进制计数器
74LS161
3
十进制计数器
74LS160
4
六反相器
74LS04
2
四缓冲器
74LS125
1
四与门
74LS08
2
555计时器
1
参考文献：
《数字电子技术基础》（第五版）阎石主编
《电子技术基础实验与仿真》孙胜麟郭照南主编
电气与信息工程系课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案的合理性与创造性（10%）
硬件设计或软件编程完成情况（10%）
硬件测试或软件调试结果*（10%）
设计说明书质量（10%）
设计图纸质量（10%）
答辩汇报的条理性和独特见解（10%）
答辩中对所提问题的回答情况（10%）
完成任务情况（10%）
独立工作能力（10%）
出勤情况（10%）
综合评分
指导教师签名：
________________
日期：
________________
注：
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
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