数字逻辑电路课程设计电子密码锁.docx

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数字逻辑电路课程设计电子密码锁

数字逻辑电路课程设计

课题：

电子密码锁设计

姓　　名：

班　　级：

13通信

学　　号：

成绩：

指导教师：

开课时间:

二电子密码锁设计要求及总框图3

2.1设计要求3

2.2总框图4

三各模块电路设计5

3.1密码输入存储比较模块5

3.2五秒计时电路6

3.3二十秒计时电路8

3.4报警电路10

3.5总电路11

四设计心得12

五参考文献13

电子密码锁

摘要：

设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁；在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁；从第一个按钮触动后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。

密码输入存储及比较部分使用芯片74LS194及74LS85。

五秒及时部分采用芯片74LS161和数码显示管。

二十秒报警电路由74LS160，555定时器组成的多谐振荡器，LED灯和蜂鸣器组成。

利用multisim对电路进行仿真可以得到结果。

关键词：

电子密码锁，计时电路，报警电路

一课程设计目的内容及安排

1.1设计目的

1根据设计要求，完成对交通信号灯的设计。

2加强对Multisim10仿真软件的应用。

3掌握交通信号灯的主要功能与在仿真软件中的实现方法。

4掌握74LS160,74LS192等功能。

1.2设计内容

设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁；

在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁；

从第一个按钮触动后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。

1.3设计安排

时间安排

工作内容

第1天

Multisim10.0软件基本操作，讲解课程设计有关内容、要求、设计思路，设计说明编制方法等。

第2天

功能模块设计、原理分析。

第3天

功能模块设计、原理分析。

第4天

功能模块仿真、分析。

第5天

功能模块仿真、分析。

第6天

总体电路设计、分析。

第7天

总体电路仿真、分析。

第8天

答辩（设计报名课后完成）。

1.4成绩组成

平时考勤占10%，平时完成情况占30%，答辩占30%，设计报名占30%。

二电子密码锁设计要求及总框图

2.1设计要求

1、设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁；

2、在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁；

3、从第一个按钮触动后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。

设计提示:

1、该题的主要任务是产生一个开锁信号，而开锁信号的形成条件是，输入代码和已设密码相同。

实现这种功能的电路构思有多种，例如，用两片8位锁存器，一片存入密码，另一片输入开锁的代码，通过比较的方式，若两者相等，则形成开锁信号。

2、在产生开锁信号后，要求输出声、光信号，声音的产生由开锁信号触动扬声器工作，光信号由开锁信号点亮LED指示灯；

3、用按钮开关的第一个动作信号触发一个5秒定时器，若5秒内无开锁信号产生，让扬声器发出特殊音响，以示警告，并输出一个信号推动LED不断闪烁。

2.2总体框图

三各模块电路设计

3.1密码存储输入及比较部分

3.1.1设计原理

开始时可以在电路中第一片U374LS194中设置起始开锁密码，或者在键盘上按数字8,7,6,5也可以实现。

在另一片U174LS194进行输入密码并与储存密码比较，只有在5s内输入密码与设置密码相同时，锁才打开（在总原理图中此时绿灯亮），如下图所示。

若有一个密码不同且时间超过5s时，电路则会进入报警与锁死状态（在总原理图中led灯与红灯同时亮）。

如果想换密码也很容易，只要将电路中的密码修改区中的几个开关变换一下就可以了。

当密码相同时，输出端A=B输出为1的信号，绿灯亮。

否则通过74LS32的连接红灯亮。

3.1.2电路设计

密码存储部分

密码比较部分

3.2.5秒计时电路

3.2.1设计思路

在输入密码的开关后面接上74LS32,从而达到输入第一个密码时，开始五秒计时。

同时在74LS161的清零端接上或门，一端连高电平，一端接密码比较正确的绿灯一端，当密码在五秒内输入正确时，五秒计时停止。

五秒计时电路主要采用了计数器74LS161，对五秒定时电路来说，当输出为5的时候，输出端为0101，要让计数器停止，则需要将时钟脉冲置为无效，因此可以把QA,QD端的高电平信号接出经过一个与非门再与时钟脉冲与非，则当输出为5时，芯片的时钟脉冲始终是高电平，不再有脉冲，计数器停止工作。

3.2.2电路设计

3.3.二十秒计时电路

3.3.1设计思路

五秒电路结束后，二十秒计时电路开始工作并且开始报警。

将五秒电路中QA,QD的高电平端接与门从而达到五秒结束以后二十秒电路开始工作的效果。

将高电平信号与电源信号相与非送到U1的清零端，达到电路自锁的效果。

二十秒计时由两片74LS160构成。

这种同步可预置四位二进计数器是由四个D型触发器和若干个门电路构成，内部有超前进位，具有计数、置数、禁止、直接（异步）清零等功能。

对所有触发器同时加上时钟，使得当计数使能输入和内部门发出指令时输出变化彼此协调一致而实现同步工作。

这种工作方式消除了非同步（脉冲时钟）计数器中常有的输出计数尖峰。

缓冲时钟输入将在时钟输入上升沿触发四个触发器。

这种计数器是可全编程的，即输出可预置到任何电平。

当预置是同步时，在置数输入上将建立一低电平，禁止计数，并在下一个时钟之后不管使能输入是何电平，输出都与建立数据一致。

清除是异步的（直接清零），不管时钟输入、置数输入、使能输入为何电平，清除输入端的低电平把所有四个触发器的输出直接置为低电平。

有了超前进位电路后，无须另加门，即可级联出n位同步应用的计数器。

它是借助于两个计数使能输入和一个动态进位输出来实现的。

两个计数使能输入（ENP和ENT）计数时必须是高电平，且输入ENT必须正反馈，以便使能动态进位输出。

因而被使能的动态进位输出将产生一个高电平输出脉冲，其宽度近似等于QA输出高电平。

此高电平溢出进位脉冲可用来使能其后的各个串联级。

使能ENP和ENT输入的跳变不受时钟输入的影响。

电路有全独立的时钟电路。

改变工作模式的控制输入（使能ENP、ENT或清零）纵使发生变化，直到时钟发生为止，都没有什么影响。

计数器的功能（不管使能、不使能、置数或计数）完全由稳态建立时间和保持时间所要求的条件来决定。

3.3.2电路设计

3.4报警电路

3.4.1设计思路

利用555定时器形成多谐振荡器产生脉冲，使LED灯不断闪烁，蜂鸣器发出声音。

其中需要调小蜂鸣器的工作电压，将其频率调高。

多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。

多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。

由555定时器构成的多谐振荡器，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端和低电平触发端并接后接到R2和C的连接处，将放电端接到R1，R2的连接处。

由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。

这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。

充电时间常数T充=（R1＋R2）C。

由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态。

其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放＝R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。

为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。

不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。

电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）Vcc之间变化。

3.4.2电路设计

3.5总电路

四设计小结

通过对文献资料的参照查找与对比，以及对仿真软件Multisim的学习，不仅制作出了数字密码锁电路的全过程设计，调试，而且初步学会了如何设计数字系统。

并且对电子密码锁的原理也懂了很多。

在查找文献资料中不仅能学到许多东西，而且学会可许多解决问题的方法；而对Multisim的学习，则更加提高了自己时间操纵的能力。

对课程设计说明书的撰写，进一步加强了各方面能力的锻炼，分析能力进一步加强。

在书写课程设计时，不仅要进行单元块的调试，而且需要一步一步进行组装，最后调试。

在进行逻辑分析时，还要对其进行不对思考改进，强化了独立解决问题的能力。

在设计过程中，不断寻求解决方案与方法，独立进行学习与查找方案。

另外，MicrosoftOfficeWord得到熟练应用。

本来数字电子技术这门课学的不是很透彻，现在感觉学到了好多自己以前没有学会的知识，对数字电子知识有了更深一层的体会和了解。

在课程设计过程中，遇到了很多困难，比如说刚开始对原理一点都不懂，很是苦恼，但是后来经过自己的刻苦努力钻研，终于搞懂了原理，这个时候很有成就感。

总之，这次这次电子密码锁的设计课题，让我学会了很多东西。

从一开始的无从下手，到逐渐掌握，再到完全弄明白原理，完成电路图，整个过程确实是很辛苦！

但当完成的那一刻内心也确实有种成就感油然而生。

与此同时自己也知道了自己数电知识的薄弱，知道了数电学习的重要性与实用性。

当然，整个过程没能做实践，只是模拟这点有点遗憾。

但是不得不承认的是即使这样自己也收获很多。

最后要感谢任课老师给予我们的指导，使得我们少走一点弯路，高效的完成了课程设计，真心的感谢老师。

五参考文献

[1]康华光.电子技术基础（第五版）.北京：

高等教育出版社:

2006

[2]张庆双.实用电子电路200例[M].北京：

机械工业出版社:

2003

[3]彭介华.电子技术课程设计指导.北京：

高等教育出版社:

1997