課程設(shè)計十五位二進(jìn)制密碼器

1、課程設(shè)計 十五位二進(jìn)制密碼器專業(yè)班級：xxxxxxx 姓名：xxx 學(xué)號：xxxxxxxx一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉課本知識。（2）了解數(shù)字電路的基本設(shè)計思路。（3）掌握電路中各個芯片的具體功能。（4）體會從理論到實(shí)踐的思想。（5）提高分析問題和解決問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)要求（1）具有密碼預(yù)置功能。（2） 密碼輸入采用串行輸入，輸入過程中不提供密碼數(shù)值信息。（3） 當(dāng)輸入十五位密碼全部正確時，密碼鎖打開，只有按下RST鍵才能脫離開鎖狀態(tài)，并返回初始狀態(tài)。（4）密碼輸入過程中，只要輸錯一位密碼，系統(tǒng)便進(jìn)入錯誤狀態(tài)，此時，只有按下RST鍵才能脫離錯誤狀態(tài)，并返回初始狀態(tài)。（5） 如果連續(xù)三次輸錯密碼，系

2、統(tǒng)將報警，一旦報警，將清除錯誤次數(shù)記錄，且只有按下RST鍵才能脫離報警狀態(tài)，返回初始狀態(tài)。（6）組裝、調(diào)試十五位二進(jìn)制密碼器。三、實(shí)驗(yàn)器件（1）仿真階段：安裝有Proteus程序的計算機(jī)一臺（2）部分元器件： 四位移位寄存器74LS194芯片 十進(jìn)制步計數(shù)器74160芯片 十六進(jìn)制異步計數(shù)器74161芯片 四輸入與芯片 RS觸發(fā)器，D觸發(fā)器 JK觸發(fā)器 其它門電路若干, 5V直流電源，二極管，接觸式開關(guān)，單刀雙置開關(guān)若干四、設(shè)計任務(wù)分析本實(shí)驗(yàn)為15位二進(jìn)制密碼器，因此需要用到4個四位移位寄存器74LS194芯片，通過其預(yù)置功能對密碼進(jìn)行預(yù)置。同時通過一個按鍵對其進(jìn)行密碼輸入，需要對密碼進(jìn)行對比

3、，故可以用異或芯片對其實(shí)現(xiàn)，不匹配時輸出為1，移位寄存器的右移功能可以實(shí)現(xiàn)依次比較，則可以通過這個輸出1對后面的功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)?？梢酝ㄟ^十六進(jìn)制異步計數(shù)器74161芯片進(jìn)行計數(shù)，由于部分原因，決定采用74LS163四位同步二進(jìn)制計數(shù)器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)15位全部匹配時，則會輸出1111，可用四輸入與門進(jìn)行判斷。同時針對錯誤3次報警可以采用十進(jìn)制步計數(shù)器74160芯片進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)3次錯誤時，其輸出為0011，可通過與門對低2位進(jìn)行判斷。依上所述，可以分為密碼預(yù)置、密碼比較、計數(shù)開鎖、報警狀態(tài)及錯誤狀態(tài)控制五個電路分別予以實(shí)現(xiàn)，最后將五部分連接即可。具體實(shí)現(xiàn)過程可表示如下：密碼預(yù)置錯誤計數(shù)正確計數(shù)密碼比較錯誤

4、顯示開鎖電路密碼輸入初始化串行輸出報警電路五、具體實(shí)現(xiàn)過程可以分為密碼預(yù)置、密碼比較、計數(shù)開鎖、報警狀態(tài)及錯誤狀態(tài)控制五個電路分別予以實(shí)現(xiàn)。1、 密碼預(yù)置電路密碼預(yù)置電路如圖，通過15個雙刀開關(guān)分別控制15個位的密碼預(yù)置，由于一些限制，決定對其低電平一端接地，74LS194的D0，D1，D2，D3用于數(shù)據(jù)的輸入，其中第一個74LS194芯片的D0口接地預(yù)置時為并行輸入，故S1，S0須高電平，而右移時，S1為0，S0為1，故可以讓S0默認(rèn)接高電平，S1通過一個雙刀開關(guān)SW1接地與高電平，分別對應(yīng)著串行輸入右移與并行輸入，第一個芯片SR接地。穿行輸入右移，即S1接地時，雙刀開關(guān)SW3用于提供脈沖信

5、號，使其一位一位輸入，同時每個芯片的第四個輸出口Q3接下一個芯片的SR口，以實(shí)現(xiàn)四個芯片的相互之間右移。2、 密碼比較電路雙刀開關(guān)SW4控制密碼的輸入，即開鎖時的密碼，通過兩個D觸發(fā)器記錄待比較的兩位密碼值。D觸發(fā)器功能表如圖，故當(dāng)前一刻輸出為0時，此時D為1時，則輸出為1，也就是移出后的值，通過異或門，可以判斷兩位密碼是否相同，當(dāng)密碼匹配時，與門輸出為0，不匹配時則為1。3、 計數(shù)開鎖電路通過74LS163芯片對正確次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，切記預(yù)置密碼時需要斷開開關(guān)SW7，以防錯誤計數(shù)。D0-D3接地，表示預(yù)置值為0，LOAD接高電平表示其不采用預(yù)置計數(shù)，EXP與EXT接高電平開啟使能。若不對其清0，

6、則每出現(xiàn)一次脈沖都會使其計數(shù)加1，在計數(shù)未滿時，與門U19的下面輸入口為1，當(dāng)出現(xiàn)密碼位不匹配時，U19上面輸入口為0，則與門U19輸出為0，致使74LS163的MR位為0，即清零。當(dāng)無錯誤地15位密碼全部匹配時，74LS163芯片輸出為1111，通過四與門，可使其輸出為1，則此時通過SR觸發(fā)器可使二極管發(fā)光，即表示已開鎖。SR觸發(fā)器功能表4、 報警狀態(tài)電路此部分通過74160芯片對錯誤次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，D0D3接低電平表示預(yù)置為0，LOAD接高電平表示不采用預(yù)置輸入，ENT接1開啟使能，當(dāng)錯誤3次后，其74160輸出Q3Q2Q1Q0為0011，通過一個與門對低兩位進(jìn)行檢測，當(dāng)都為1時，則使左側(cè)S

7、R觸發(fā)器S1為1，則二極管D4亮即報警，同時也使MR為1，從而錯誤次數(shù)清0。5、 錯誤狀態(tài)控制電路通過雙刀開關(guān)SW9充當(dāng)RST來對錯誤狀態(tài)進(jìn)行恢復(fù)六、整體連接及操作方法首先預(yù)置密碼，通過15個雙刀開關(guān)預(yù)置密碼，在開啟電源之前，需將SW1撥至高電平，并打開SW2與SW7，S5打開，S6閉合。打開電源后，撥動可彈回的雙刀開關(guān)SW3，使密碼預(yù)置，然后，SW1打至低電平用于移位，閉合SW2與SW7，在雙刀開關(guān)SW4處選擇輸入的密碼位，每輸入完一位，撥動SW3使產(chǎn)生脈沖。1、若15位全部正確，則二極管D5發(fā)光2、若一位輸入錯誤，二極管D3發(fā)光報錯，74LS163計數(shù)清0，74LS160計數(shù)加1，需斷開S

8、W2，并撥動RST（SW9）消除錯誤狀態(tài)3、3次輸入錯誤時，進(jìn)入報警狀態(tài)即二極管D4發(fā)光，74LS160計數(shù)歸0（這一步不知道什么原因無法實(shí)現(xiàn)，截圖時刪掉這部分功能），則按RST可使其消除報警狀態(tài)（因前一步無法實(shí)現(xiàn)，故此步也未實(shí)現(xiàn)）七、總結(jié)與收獲此次實(shí)驗(yàn)是為了設(shè)計一個15位二進(jìn)制密碼器，通過這個實(shí)驗(yàn)，學(xué)會了將一個復(fù)雜的問題分而治之，簡化為幾個小部分從而實(shí)現(xiàn)對一個數(shù)字電路，也借此熟悉了一些常用芯片的用法。此次實(shí)驗(yàn)中最大的遺憾是最后一個功能關(guān)于RST實(shí)現(xiàn)錯誤消除警報并返回初始狀態(tài)由于時間有限未能解決，個人猜測可能是proteus中可能存在類似于競爭冒險的問題，即我的計時三次采用的Q0 & Q1的方法中，當(dāng)由01變?yōu)?0時，Q0由1跳至0的時候存在一定的滯后，致使在某一瞬時時刻可能導(dǎo)致其兩者均為1而使清零