图2.2比较器电路
2.3编码单元
2.3.1优先编码器
编码电路由一片74LS147九线-四线优先编码器、10个拨码开关、十个上拉电阻、十个瓷片电容组成（硬件消抖）。
147将9条数据线（1－9）进行4线BCD编码，即对最高位数据线进行译码。
当1－9均为高电平时，编码输出（ABCD）为十进制零。
图2.3.1编码电路
2.3.2消抖电路
消抖分为硬件消抖和软件消抖，通常的按键所用开关为机械弹性开关，机械触点闭合、断开时，由于弹性作用，一个按键开关不会马上稳定的接通和断开，因而产生一连串的抖动。
而这种现象在时序逻辑电路中会使电路产生误操作，而使电路在调试过程中产生一连串不稳定的状态。
为了消除这种现象，顾采用消抖电路。
（1）电容消抖：
利用电容两端的电压不能突变的特性，将其并联在机械触点两端，消除接触抖动产生的毛刺电压。
图2.3.2电容消抖
（2）基本RS触发器消抖
两个与非门构成一个RS触发器。
当按键未按下时，输出为1;当键按下时，输出为0。
此时即使用按键的机械性能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B），中要按键不返回原始状态A，双稳态电路的状态不改变，输出保持为0，不会产生抖动的波形。
也就是说，即使B点的电压波形是抖动的，但经双稳态电路之后，其输出为正规的矩形波。
图2.3.3RS触发器消抖
2.4存储单元电路
2.4.1存储器
HM6116是一种2K*8位的高速静态CMOS随机存取存储器，I/O端口有8（I/O01~I/O07）位，地址码有2048（A0~A10）位，可以存储2048组8位二进制码。
1条电源线、1条接地线GND和3条控制线——片选信号CE、写允许信号WE和输出允许信号OE（3条控制线低电平有效）。
图2.4.1HM6116工作方式表
由于在这个单元电路中只需要存储3组4位二进制码，余下的四个I/O口接高电平（I/O04~07）。
存储器的地址码由74ls161加计数输入次数，剩下的地址端口接低电平。
通过控制WE位的高低电平实现数字的写人与读出。
图2.4.2存储电路
而在实际电路中由于元器件的种类繁多，实际采用的HM2114存储芯片，基本功能与HM6116相同。
2114是一个容量为1K×4位的静态RAM芯片，下图是2114的管脚图。
图2.4.32114管脚图
图2.4.42114内部结构
上图中，A0～A9为10根地址线，可寻址2^10=1024（1K）个存储单元。
I/O1～I/O4为 4根双向数据线。
为写允许控制信号线，WE=0时为写入，WE=1时为读出。
CS为芯片片选信号，CS=0时，该芯片被选中。
由于2114的容量为1024×4位，故有4096个基本存储电路，排成64×64的矩阵。
用A3-A8六根地址线作为行译码，产生64根行选择线，用A0～A2与A9 四根地址线作为列译码，产生16根列选择线，而每根列选择线控制一组4位同时进行读或写操作。
存储器内部有4路I/O电路以及4路输入/输出三态门电路，并由4根双向数据线I/O1～I/O4引与外部数据总线相连。
当CS＝0与WE=0时，经门1输出线的高电平将输入数据控制线上的4个三态门打开，使数据写入；当CS＝0与WE＝1时，经门2输出的高电平将输出数据控制线上的4个三态门打开，使数据读出。
三、现场接线与调试
3.1现场连接
调试前检查导线，选用连接良好的导线用于调试时使用;用芯片检测仪检查芯片引脚有无短路，芯片有无损坏，连接处有无接触不良。
然后按照电路图进行连接。
电路分四个单元块接，分别一步一步实现。
第一步按图连接编码电路部分，由于没有现场没有9线4线74ls147编码器，只能使用两片74ls148芯片。
拨动编码开关，先把第一片编码芯片调出来0~7，然后与第二片编码芯片合并调试。
一个一个数字调试，直至数字从0~9正常显示。
图3.1.1编码“0”
第二步连接存储电路与地址码电路，按图接线。
拨码开关每打一次，BCD地址码加+1，每编码一次地址变化一次，然后存储芯片的写入一次数据。
图3.1.2161芯片输出脉冲
调试存储电路，先调试一次数据写入与读出。
用编码电路输入一位数密码，观察数码管显示的数字。
把存储芯片读写控制端置为写然后把拨回读，然后断开与编码电路连接的四根写入数据线，观察存储芯片读出的二进制码在数码管上显示的数字是否与之前编写的第一位密码相同。
然后依次进行第二位密码与第三位密码的调试。
观察每一次编码时地址码电路数字是否+1。
第三步是连接存储芯片写入与读出的间隔电路，由于写入与读出共用了同一组数据线，如果在不把中间分隔开密码也就无法进行比较，采用四个74ls125三态门作为工具，当写入密码是，三态门导通而读出时候属于高阻状态。
第四步密码比较电路，把85的A输入端接三态门的一端B输入端接三态门的另一端。
第五步连接计时电路，分别接一个60秒与35秒的计时电路。
第六步把所有单元电路统一连接在一起。
图3.1.3计时电路
图3.1.4密码比较
3.2现场调试
把所有线路按照仿真图连接起来，进行最后的调试。
首先写入三位密码，观察每一次密码写入时数码管显示的数字，以确定编码电路正确与否。
密码写入后，把HM2114芯片的读写开关打为读，断开三态门高电平输入，使三态门处于高阻状态，防止编码产生对存储芯片读数影响，从而导致无法进行比较。
然后输入第一次密码，观察存储芯片地址码显示的数码管，防止因为开关抖动而使计数器误操作输出错误的地址信号，导致密码无法比较或者密码比较错误。
当第一个拨码开关拨动时观察计时电路是否开始计时，总计计时60秒后对密码锁进行自锁。
然后输入第二位密码与第三位密码。
当三次密码输入正确时，开锁指示灯亮。
三次输入错误时，报警指示灯亮35秒。
四、故障分析与电路改进
故障产生的原因很多，情况也很复杂，本实验产生故障的原因主要有以下几种：
（1）定型芯片使用一段时间后出现故障，元器件损坏，连接线路是发生短路或断路（接插件接触不良）；
（2）新设计安装的电路来说，故障原因可能是，实际电路、与设计的原理图不符；元器件使用不当或损坏；连线发生短路或断路现象等；（3）仪器使用不正确引起的故障；（4）芯片布局不合理，引脚走线不合理。
常用的故障排除方法：
（1）直接观察法：
直接观察法包括不通电检查和通电检查。
检查仪器的选用和使用是否正确；集成电路的引脚有无错接和漏接，互碰等情况；布线是否合理，电阻和电容有无烧焦和炸裂等。
仔细观察元，器件有无发烫、冒烟，电子管是否亮。
（2）对比法：
怀疑某一电路存在问题时，可将此电路与工作状态相同的正常电路的参数进行一一对比，从中找到电路的不正常情况，进而分析故障原因，判断故障点。
（3）短路法：
用万用表测量拐角对地无电压。
（4）断路法：
把稳定的电压接入一带故障的电路，使输出电流过大，我们采取依次断开电路的某一支路的办法来检查故障。
（5）分部检测法：
电路分四个单元块，分别断开各个单元连接点，输入合适的数据看是否有相应的显示结果。
五、总结与体会
作为工科学生，动手实践很重要，理论联系实践是很重要的。
经过两周的数字电子技术课程设计，又一次加强了我们动手、思考和解决问题的能力，我们以前也做过这样的训练，对我们的能力有很大的提高，像电工实习。
但这次是第一次完全由自己设计电路然后接成实物，遇到的困难可想而知，但最终还是很好的完成了任务，而且使我受益匪浅。
尝到了收获的甜头真的很兴奋，并且此次设计我们这组是第一个顺利完成，并完全按照老师的要求实现了整个电路的设计。
第一周我们主要任务是老师布置课题，并对课题了解后画出仿真电路图。
此次仿真我们用的是Multisim仿真软件，仿真出来后，填写元器件清单到老师那里领取所需的芯片与试验箱。
把基本芯片合理布局下，认真考虑了合理、美观、高效和易懂性几个方面后，根据实际情况绘制了安装接线图。
然后照图连线，连线过程真的能锻炼一个人的耐力，在那针孔大的线孔上连接，只要没注意好就会出现短路或断路。
这真的要有良好的心态才能顺利接完。
在上Multisim上运行得非常好的电路接成实物电路就问题百出，我们不断修改电路，不断地总结经验，最后还是提前完成了此次电路连接。
结果非常满意。
经过曾老师的精心指导我受益匪浅，不但了解了各个芯片的功能与电路的设计，而且还对自己的动手能力有了很大的提高。
我坚信自己的努力一定会得到回报的，锲而不舍。
相信有付出就有收获，经过这两周的课程设计，虽然过程曲折难尽，但也收获良多，在老师、组员和其他同学的帮助下顺利的完成了老师布置的任务，这两周的收获可算真多，不仅学到了知识提高了动手能力还修炼了我的毅力。
认真正确对待每一件事，总会有很多的收获。
附录
1.元件清单
十进制同步计数器741605片
四2输入与非门74001片
三3输入正与非门74LS101片
四2输入正与门74LS081片
四2输入正或门74LS321片
六反相器74LS042片
八段共阴显示器5个
8线4线优先编码器74LS1482片
三态门74LS1251片
存储器HM21141片
拨码开关12个
导线若干
2.参考文献
«电子技术课程设计指导»彭介华编
«数字电路原理设计与实践教程»王革思编
《数字电子技术》高建新编
«数字电子技术基础»阎石编
«电子技术基础实验与仿真»孙胜麟郭照南编
3.总体仿真图
电气信息学院课程设计评分表
项目
评价
设计方案的合理性与创造性
硬件制作或软件编程完成情况*
硬件制作测试或软件调试结果*
设计说明书质量
设计图纸质量
答辩汇报的条理性和独立见解
答辩中对所提问题的回答情况
完成任务的情况
独立工作能力
组织纪律性（出勤率）
综合评分
指导教师签名：
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日期：
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