電子密碼鎖的電路設(shè)計(jì)

,.數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目:電子密碼鎖的電路設(shè)計(jì)姓名:彭艷濤專業(yè):電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí):112班學(xué)號(hào):1886110216導(dǎo)教師:高偉霞2013年6月13日安徽科技學(xué)院理學(xué)院一、課程設(shè)計(jì)題目與目的題目：電子密碼鎖電路設(shè)計(jì)。目的：1：進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識(shí)。2：熟悉集中常用數(shù)字芯片的功能和應(yīng)用，并掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會(huì)使用其電路設(shè)計(jì)。3：了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)科學(xué)分析和解決問(wèn)題。4：培養(yǎng)認(rèn)真謹(jǐn)慎的工作作風(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。5：數(shù)字課程實(shí)驗(yàn)室大學(xué)中為我們提供的唯一一次動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，增強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐的能力。6:利用小規(guī)模電路設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的電子密碼鎖控制電路。7:設(shè)計(jì)一個(gè)電子密碼鎖控制電路，當(dāng)輸入正確時(shí)，會(huì)輸出開鎖信號(hào)以推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。用燈X2（綠燈）亮表示開鎖。8：學(xué)習(xí)使用Multisim10.0軟件進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)。二、任務(wù)和要求方案：由下而上設(shè)計(jì)整個(gè)總統(tǒng)，首先構(gòu)成功能單元電路在再由此組裝。此方案設(shè)計(jì)思路明確，所用知識(shí)簡(jiǎn)單。易于調(diào)試安裝接線，但使用器件較多，系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，用處明顯不足。但相對(duì)于初學(xué)者而言，選擇此方案比較實(shí)際，易于實(shí)現(xiàn)。電子密碼鎖設(shè)計(jì)要求1：設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖的控制電路，當(dāng)輸入正確代碼時(shí)，輸出開鎖信號(hào)以推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，用紅燈亮,綠燈熄滅表示關(guān)鎖；用綠燈亮，紅燈熄滅表示開鎖餓2：在鎖的控制電路中設(shè)計(jì)一個(gè)可以修改的4位，當(dāng)開鎖按鈕開關(guān)（可設(shè)置成6位至8位，其中有效位4位，其余位為虛位）的輸入代碼等于存儲(chǔ)代碼時(shí)，開鎖。3：從第一個(gè)按鈕出動(dòng)后的10秒內(nèi)若未將鎖打開，則電路自動(dòng)復(fù)位并進(jìn)入自鎖狀態(tài)，使之無(wú)法再打開，并由揚(yáng)聲器發(fā)出持續(xù)20秒的報(bào)警信號(hào)。電路課程設(shè)計(jì)的總體要求1：設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)題目要求：2：電路在相當(dāng)?shù)那闆r下設(shè)計(jì)越簡(jiǎn)單越好；3：注意布線，要直角連接，選最短路徑，不要相互交叉；4：注意用電安全，不要加太高電壓，以免燒壞芯片和面包板。三、總體方案的選擇（1）總體方案的設(shè)計(jì)針對(duì)題目設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)分析與思考，我擬定了以下四種方案：方案一：用TTL與CMOS芯片設(shè)計(jì)，由下而上設(shè)計(jì)整個(gè)總統(tǒng)，首先構(gòu)成功能單元電路在再由此組裝。此方案設(shè)計(jì)思路明確，所用知識(shí)簡(jiǎn)單。易于調(diào)試安裝接線，但使用器件較多，系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，用處明顯不足。但相對(duì)于初學(xué)者而言，選擇此方案比較實(shí)際，易于實(shí)現(xiàn)。方案二：用TTL與CMOS芯片設(shè)計(jì)，由下而上設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，首先確定系統(tǒng)的邏輯功能，將系統(tǒng)分為控制器和邏輯器，再用ASM確定控制器算法。由此方案系統(tǒng)集成度較高且穩(wěn)定，但控制器實(shí)現(xiàn)算法較難設(shè)計(jì)，且接線煩亂（需用總線），鑒于設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。方案三：用可編程邏輯器件ispLSI1061實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，由下而上設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，將邏輯電路輸入可編程開發(fā)系統(tǒng)，編譯成JEDEC文件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電路。但是，基于初學(xué)者可編程邏輯器件知識(shí)欠缺，對(duì)系統(tǒng)軟件平臺(tái)和硬件的不熟悉，所以該設(shè)計(jì)方案有明顯的難度。方案四：用單片機(jī)設(shè)計(jì)，用Keil編寫一個(gè)C程序，將其拷進(jìn)單片機(jī)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)密碼鎖功能。此方案只需在程序上花點(diǎn)功夫，易于實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于單片機(jī)未免大材小用，不適合大規(guī)模設(shè)計(jì)。（2）總體方案的選擇方案一與其他方案最大的不同就在，方案一是基于基本要求而設(shè)計(jì)的。四種方案的基本思路相同，將整個(gè)設(shè)計(jì)電路的功能模塊化，設(shè)計(jì)思想比較簡(jiǎn)單。元件種類使用的簡(jiǎn)單而且少，且都較熟悉易于組裝電路。這么設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是，電路設(shè)計(jì)模塊化，易于檢查電路，對(duì)后面的電路組裝和電路調(diào)試都很方便。為了短時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)和高效率，我選擇了方案一。四單元電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)所使用的元件及工具：74LS160D(十進(jìn)制計(jì)數(shù)器)-------------------------------------------2個(gè)7408N(與門)------------------------------------------------------4個(gè)74LS74D(計(jì)數(shù)器)--------------------------------------------------1個(gè)Switch(輸入開關(guān))------------------------------------------------11個(gè)74LS85D(數(shù)值比較器)----------------------------------------------1個(gè)74LS74D(觸發(fā)器)--------------------------------------------------2個(gè)XFG1(函數(shù)信號(hào)發(fā)生器)---------------------------------------------1個(gè)74LS04D（非門）-------------------------------------------------1個(gè)7432N(或門)------------------------------------------------------1個(gè)PROBE_DIG_GREEN(綠燈)--------------------------------------------1個(gè)PROBE_DIG_RED（紅燈）--------------------------------------------1個(gè)PROBE_DIG_BLUE（藍(lán)燈）-------------------------------------------1個(gè)五電子密碼鎖電路設(shè)計(jì)的內(nèi)容及原理1：數(shù)字密碼鎖控制電路的設(shè)計(jì)，可以理解為你是數(shù)字信號(hào)的處理和控制，即信號(hào)的輸入，存儲(chǔ)，對(duì)比，分析，檢測(cè)，反饋，輸出。電子密碼鎖的控制電路中儲(chǔ)存一個(gè)可以修改的4位代碼。當(dāng)開鎖按鈕開關(guān)的輸入代碼等于儲(chǔ)存代碼時(shí)，發(fā)出開鎖信號(hào)(用燈X3亮表示報(bào)警)。電子密碼共分為兩個(gè)輸入?yún)^(qū)：密碼輸入?yún)^(qū)和密碼修改區(qū)。密碼輸入?yún)^(qū)有4個(gè)密碼按鍵。如果輸入密碼的時(shí)間超過(guò)10秒，電路將鎖定鍵盤并報(bào)警，防止他人非法操作。密碼修改區(qū)，有4個(gè)按鍵作為更改鍵，可通過(guò)字母Z,X,C,V來(lái)控制。根據(jù)功能要求，繪制出如圖所示的原理框圖。在鍵盤輸入限時(shí)電路中，紅燈亮表示鎖死。在報(bào)警電路中，用黃燈亮表示10秒內(nèi)沒有解鎖，電路進(jìn)入自鎖狀態(tài)。2：根據(jù)此要求，繪制出如下的原理框圖。修改修改密碼XFG1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器開啟動(dòng)鍵XFG1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器開啟動(dòng)鍵六電路仿真的原理圖電路剖析：此電路可以分為三個(gè)功能單元電路密碼檢測(cè)與修改電路開始時(shí)可以在電路中的key=8，key=7，key=6，key=5鍵設(shè)置起始開鎖密碼，或者在鍵盤上按數(shù)字8,7,6,5也可以實(shí)現(xiàn)。在key=Z，key=X，key=C，key=V鍵進(jìn)行輸入密碼并與儲(chǔ)存密碼比較，或者在鍵盤上按Z,X,C,V也可以。只有在10s內(nèi)輸入密碼與設(shè)置密碼相同時(shí)，鎖才打開（在總原理圖中此時(shí)X2綠燈亮），如下圖a所示。若有一個(gè)密碼不同且時(shí)間超過(guò)10s時(shí)，電路則會(huì)進(jìn)入報(bào)警與鎖死狀態(tài)（在總原理圖中為X1藍(lán)燈X3紅燈同時(shí)亮）。如果想換密碼也很容易，只要將電路中的密碼修改區(qū)中的幾個(gè)開關(guān)變換一下就可以了。圖a密碼檢測(cè)與修改電路電路鍵盤輸入限時(shí)電路如果輸入密碼的時(shí)間超過(guò)10秒（一般而言用戶不會(huì)超過(guò)10秒），防止他人非法操作，電路將對(duì)鎖發(fā)送鎖死信號(hào)并讓報(bào)警器開始持續(xù)20s的報(bào)警。由于LM555CM定時(shí)器暫時(shí)還沒有學(xué)其原理，所以就直接用XFG1（即函數(shù)信號(hào)發(fā)生器）當(dāng)做脈沖源，其頻率改為1HZ即可。原理圖如下圖b所示。圖b鍵盤限時(shí)輸入電路鎖定與解鎖電路在輸入密碼與設(shè)置密碼不同并超出10s時(shí)，電子密碼鎖關(guān)鎖，紅燈亮。并開始報(bào)警，即藍(lán)燈亮，此時(shí)電路進(jìn)入鎖死狀態(tài)，在20秒后報(bào)警結(jié)束，但電路一直保持鎖死狀態(tài)（X3持續(xù)亮）。其電路原理圖如下圖c所示。圖c鎖定與解鎖電路4）電子密碼鎖總原理圖圖e電子密碼鎖總原理電路九結(jié)論與心得1：通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)資料的參照查找與對(duì)比，以及對(duì)仿真軟件Multisim的學(xué)習(xí)，不僅制作出了數(shù)字密碼鎖電路的全過(guò)程設(shè)計(jì)，調(diào)試，而且初步學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)。并且對(duì)電子密碼鎖的原理也懂了很多。在查找文獻(xiàn)資料中不僅能學(xué)到許多東西，而且學(xué)會(huì)可許多解決問(wèn)題的方法；而對(duì)Multisim的學(xué)習(xí)，則更加提高了自己時(shí)間操縱的能力。2：對(duì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫，進(jìn)一步加強(qiáng)了各方面能力的鍛煉，分析能力進(jìn)一步加強(qiáng)。在書寫課程設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要進(jìn)行單元塊的調(diào)試，而且需要一步一步進(jìn)行組裝，最后調(diào)試。在進(jìn)行邏輯分析時(shí)，還要對(duì)其進(jìn)行不對(duì)思考改進(jìn)，強(qiáng)化了獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。3：在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不斷尋求解決方案與方法，獨(dú)立進(jìn)行學(xué)習(xí)與查找方案。另外，MicrosoftOfficeWord得到熟練應(yīng)用。4：本來(lái)數(shù)字電子技術(shù)這門課學(xué)的不是很透徹，現(xiàn)在感覺學(xué)到了好多自己以前沒有學(xué)會(huì)的知識(shí)，對(duì)數(shù)字電子知識(shí)有了更深一層的體會(huì)和了解。5：在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了很多困難，比如說(shuō)剛開始對(duì)原理一點(diǎn)都不懂，很是苦惱，但是后來(lái)經(jīng)過(guò)自己的刻苦努力鉆研，終于搞懂了原理，這個(gè)時(shí)候很有成就感?？傊@次這次電子密碼鎖