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1、2.选择集成器件，完成单元电路设计。3.完成整体电路设计，画出电路原理图，并使用仿真验证分析功能。4.画出安装布线图，归纳元器件清单，申领器件，完成PCB制版，完成实物安装。5.实验室硬件调试及验收。6.完成课程设计报告。一、设计方案选择及电路原理方框图2、单元电路设计 （一）单元电路一1.集成器件介绍。2.单元电路设计。3.单元电路工作原理。 （二）单元电路二。3、总体电路原理图及仿真分析4、布线图及元器件清单表5、调试过程中所遇到的问题及解决方法6、硬件电路工作分析（使用说明书）7、小结要设计一个密码为四位二进制的密码锁控制电路，输入号码与预置号码一致则锁打开；预置号码存储在电路中，可以在

2、锁打开的状态下进行修改；如果输入号码三次与预置号码不同则锁死电路，不允许再输入号码，同时报警。满足设计要求的密码锁控制电路至少应包含以下几个部分：密码输入电路，密码设置电路，自锁电路，报警电路，开锁电路。1、密码输入电路第一种方案：利用计数器作为密码输入电路，计数器的CP端作为输入端，通过外部加脉冲信号使计数器计数，计数结果作为密码。第二种方案：利用4位双向移位寄存器作为输入电路，采取并行输入的方式，输入的数字即为密码。第三种方案：设计一个同步时序逻辑电路作为输入电路，串行输入四个脉冲信号，则相应的输出一个密码。通过比较，我们认为并行输入，思路简单，操作方便，更便于理解。因此，选用第二种方案，

3、利用4位双向移位寄存器作为输入电路。2、密码设置电路一是利用计数器预置数端直接控制计数结果；二是利用四位D型触发器锁存三是利用双四位锁存器74116考虑实验室设备和经济适用性，我们选用了方案二利用四位D型触发器74LS173储存密码3、输出电路一是利用单片机内的储存值比较；二是利用四位集成数值比较器进行比较。如果密码正确，则开锁电路打开，并且绿灯亮；密码错误，红灯亮，若连续三次输错密码则电路锁死。考虑到这个专周是数电的课程设计专周，因此我们只得选用较为复杂的方案二利用比较器实现。4、自锁电路一是利用两个三级管组成自锁电路，二是采用计数器与触发器的组合设计了自锁电路。最终选择了方案二简单易实现。

4、因此最终的方案为利用4位双向移位寄存器74LS194并行输入作为输入电路，四位D型触发器74LS173储存密码或送数，在通过比较器74LS85比较输出密码，若密码正确则绿灯亮；密码错误则红灯亮，同时计数器计数，若连续输入密码三次错误则电路锁死，需要手动复位。复位后可以重新设置密码。二、原理方框图二、单元电路设计 （一）单元电路一：输入电路1.集成器件介绍：74LS19474LS194是四位双向移位寄存器,在电路途中主要运用了异步清零、并行输入两种功能。下面是74LS194的引脚图和状态表 图一 74LS194引脚图 图二 74LS194的状态图并行输入，当=1、M1=M0=1时，CP上升沿可将

5、加在并行输入端D0D3的数码d0d3送入寄存器中。 （二）单元电路二：密码设置电路74LS17374LS173是一个四位D型触发器，引脚图和功能表如下 图一 74LS173引脚图 图二 74LS173功能表2.单元电路设计3.单元电路工作原理电路经过74LS194将密码送至74LS173的输入端D0D3，按下改密键在CLK端输入一个高电平，将密码储存下来（3）单元电路三：密码输入电路1、集成器件介绍：74LS173（同上）3、单元电路工作原理电路经过74LS194将密码送至74LS173的输入端D0D3，按下确认输入键在CLK端输入一个高电平，将密码送入74LS85（4）单元电路四：密码输出电

6、路74LS85 图三 74LS85功能表3.单元电路工作原理：密码输入电路输入的密码和储存的密码通过74LS85 TTL四位集成比较器的级联，只有当比较输入A3=B3，A2=B2，A1=B1，A0=B0；级联输入A=B,则输出密码正确，否则，密码错误。（5）单元电路五：报警电路74LS00、74LS0274LS00是一个内部拥有四个独立的二输入与非门电路，其逻辑功能是有0出1，全1出0.下面是74LS00的引脚图和功能表74LS02是一个内部拥有四个独立的二输入或非门，其逻辑功能是有1出0，全0出1.下面是74LS02的引脚图和功能表、 图一 74LS02的引脚图 图二 74LS02的功能表密

7、码输入正确后，74LS85输出端产生一个高电平，绿灯亮，即密码正确；密码错误时，电路通过74LS02或非门输出一个低电平，在通过74LS00与非门输出一个高电平，红灯亮，即密码错误。（6）单元电路六：自锁电路1.集成器件介绍:74LS160、74LS11274LS160是常用的集成十进制同步加法计数器，具有异步清零，同步置数，同步计数，保持的功能。74LS112是TTL边沿JK触发器，引脚图，功能表如下。 图一 74LS112引脚图 图二 74LS112逻辑符合 图三 72LS112功能表通过“确认输入按键”按下时产生的高低脉冲驱动74ls160计数器开始计数工作，每按下一次送一个CP脉冲给计

8、数器，计数器则计数一次，当计数到三时通过一个与非门连接到触发器的CP端，此时与非门输出由高电平变为低电平，那么74112触发器将得到一个具有下降沿的CP脉冲，由于74ls112的J,K都接高电平，所以当有一个下降沿信号时触发器的输出将会发生翻转，Q反端由高电平变为低电平，由此反馈到74ls194,和74ls160的异步清零端，此时一直清零这两个芯片，达到一个锁住芯片的功能。此时没法输入数据，只有通过机械解锁后才能恢复输入。总体电路原理图仿真图四、布线图及元器件清单表布线图元件清单元件名称规格数量74LS02片174LS004274LS163A74LS112发光二级管个8按钮开关单刀双掷开关5电

9、阻470101K35、硬件电路工作分析（使用说明书）功能说明：1.取密码值通过SW0、SW1、SW2、SW3由低位到高位设置密码，指示灯亮即为“1”。2. 取完密码值后按下输入键将密码送出。3. 设置密码在按下输入键确认密码送出后，按下改密键即可修改为当前设置密码。4 输入密码解锁 取完密码值后按下输入键送出密码，再按下确认输入键即可进行当前密码与保存密码的对比操作。密码正确绿灯点亮，密码错误红灯点亮。三次密码错误后锁定芯片此时不能输入。需解锁后再次输入。5. 解锁按下解锁键SW5后解锁，即可再次输入密码。六、 调试调试基本上比较顺利的，基本功能一次成型，只是自锁开关的封装出了点问题，将开关旋

10、转180度后在焊接，就正确了。七、 小结我们组设计的密码锁电路，它经过多次修改与改进，是个不错的设计，基本满足老师设计的要求，但仍有不足之处。并不利于实际生产，由于按钮过多，操作比较复杂，在没有说明的情况下第一次使用的人可能会很迷茫。另外，在输入电路中使用74LS194也有些重复，最开始我们使用的是串行输入的功能，但由于串行输入分析过程太过复杂，因此，我们将串行输入改为并行输入，因而忽略了74LS194可能重复的问题。前面按钮输入数据后通过74LS194并行输入数据，再按下确认输入后将数据储存或送入到74LS173，实现输入密码和储存密码的功能，从整个过程来看，直接使用按钮输入与使用按钮输入后

11、在通过74LS194输入的功能是一样的，但当时我们的原理图和PCB都已经画好，正在实施制板这个过程，由于时间比较紧迫就没有删除这个器件，重新画图制板。也许优秀的人注定要经历重重的磨难，才能取得胜利。光是制板我们就花了近一周的时间，从打印图纸到制板在到之后的打孔以及最后的领器件无一不让我们感到心酸的。其中最艰难的就是制板了，因为我们做的双面板，方法也比较新（先将显影液均匀的涂抹在双面板的两面，在用吹风把显影液吹干，最后曝光，清洗，制板完成），所有中间出现了很多问题。开始我们花了一天的时间做了五六次，每次清洗之后板子上面什么也没有留下，手上全是蓝色的显影液，同时也吸入了大量铅等有害物质，饱受身体和

12、心灵的煎熬；第二天，我们吸取教训，并没有继续在显影液中加入稀释液，终于在板子上留下了一些线条，因为曝光不均匀，时间不够长，而不够清晰，在一次又一次的制板后，终于做出了一块合格的板子。另外，打印图纸要么去打印时没人，要么就是打印的效果太差，无法使用来制作，好不容易找到地方打印了，又因为制板的过程太先进，需要设置很多东西，而打印很长时间。经历了千辛万苦终于制好板，准备打孔，却发现实验室所以一毫米的钻头全都被钻断了，所以无法钻孔，于是只得另想办法，最后在电子协会实验室找到钻头，成功钻孔。然后是领器件，因为制板花了太多时间，领器件时好多东西都没有了，只能用其他的器件代替，或者等新的器件买回后在调试。调

13、试时我们也遇到了一些问题，因为发光二极管接错，所以无论怎么按按钮都不亮，同时因为领的带锁功能的按钮封装和我们画的有所不同，而导致按下按钮后出现短路现象。将按钮和二极管改装后，恢复正常。经过这个为期一周在加上前几周的空余时间利用，本次数电专周我们都感触很多，小组之间也更加有默契了。既获得了很多新的知识，查阅了很多资料，对设计密码锁也有了较深刻的认识，又培养了我们独立思考，实践操作的能力，在各种其他方面的能力也都有了提升。同时，也遇到很多实际性的问题，这些问题都是在书上学不到的。最终，在我们耐心细心加恒心的努力下得到解决。经过这次课题设计，我懂得了理论和实践相结合是多么的重要，只有把理论和实践相结合，从理论中得到结论，从实践中验证理论，才能真正的为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。