數(shù)電課程設計---八位二進制密碼鎖

1、<p><b>　　數(shù)電課程設計說明書</b></p><p>　　2010級通信工程專業(yè)課程設計任務書（課題九）</p><p>　　系（部）： 電子與通信工程系 專業(yè)： 通信工程</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&

2、gt;<b>　　摘 要- 4 -</b></p><p>　　1、二進制密碼鎖電路的設計方案- 5 -</p><p>　　1.1設計任務與要求- 5 -</p><p>　　1.2 設計思路與原理- 6 -</p><p>　　1.2.1設計思路- 6 -</p><p>　　1.2

3、.2電路工作原理- 6 -</p><p>　　1.3.1 74HC85芯片- 7 -</p><p>　　1.3.2數(shù)碼管- 10 -</p><p>　　1.4 Multisim仿真元器件的選用- 11 -</p><p>　　表1.1 元器件選用列表：- 11 -</p><p>　　2、二進制密碼鎖電

4、路的設計與調試- 11 -</p><p>　　2.1電路Multisim整體仿真結果與調試- 11 -</p><p>　　2.1.1斷電狀態(tài)仿真- 11 -</p><p>　　2.1.2初始態(tài)仿真- 12 -</p><p>　　2.1.3密碼錯誤狀態(tài)仿真- 12 -</p><p>　　2.1.4密碼

5、正確狀態(tài)仿真- 13 -</p><p>　　2.1.5修改密碼仿真- 13 -</p><p>　　3、 Protel原理圖的繪制- 14 -</p><p>　　4、總結與體會- 15 -</p><p>　　參考文獻- 17 -</p><p><b>　　二進制密碼鎖的設計</b>

6、;</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　傳統(tǒng)的機械鎖由于構造簡單，安全性能較差。數(shù)字密碼鎖由于其保密性高，便于操作，性能安全可靠，因此，廣泛應用于家庭和各種辦公場所。本設計用數(shù)字電路及相關知識設計的八位二進制數(shù)字密碼鎖，通過multisim10.0仿真，采用兩塊74HC85芯片級聯(lián)實現(xiàn)八位二進制密碼比較功能，并用了LED發(fā)光二極管和米字型數(shù)

7、碼管雙顯示來表示系統(tǒng)不同的狀態(tài)。本方案優(yōu)點在于通過對元器件的選擇，實現(xiàn)了簡單的電路結構，便捷的操作，良好的安全性，以及人性化的顯示方案。</p><p>　　關鍵詞：二進制密碼鎖；74HC85芯片；組合電路設計；數(shù)碼管；數(shù)值比較器。 </p><p>　　1、二進制密碼鎖電路的設計方案</p><p>　　1.1設計任務與要求</p><p&g

8、t;　　設計一個8位并行二進制密碼鎖，密碼內容可通過開關進行設置。</p><p>　　設置8位輸入按鍵，當不進行任何按鍵時，數(shù)碼管顯示“0”；當按鍵值與預置的密碼完全符 合時，數(shù)碼管顯示“R”，開鎖狀態(tài)LED燈亮；當按鍵值與預置密碼不符合時，數(shù)碼管顯示“E”， 開鎖狀態(tài)LED燈滅。</p><p>　　系統(tǒng)可設置一個使能輸入端，當使能端為高電平時，密碼鎖能正常工作，反之，密碼鎖按

9、鍵 無效，數(shù)碼管滅, 開鎖狀態(tài)LED燈滅。</p><p>　　主要任務：完成該系統(tǒng)的硬件設計，調試好后并能通過仿真，最后就課程設計本身提交一篇 課程設計說明書。</p><p>　　1.2 設計思路與原理</p><p><b>　　1.2.1設計思路</b></p><p>　　圖1.1 系統(tǒng)邏輯構圖<

10、/p><p>　　1.2.2電路工作原理</p><p>　　圖1.2 系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　J4為使能開關，當它斷開時，電路處于斷電狀態(tài)，數(shù)碼管無顯示，二極管不發(fā)光。合上J4，數(shù)碼管顯示0，表示系統(tǒng)已通電，合上J1，系統(tǒng)開始進入工作狀態(tài)，J2為密碼輸入，J3為密碼設定，通過數(shù)值比較器判斷，當輸入密碼于設定的密碼相同時，LED發(fā)光二極管發(fā)光，數(shù)碼管顯示“

11、R”；當輸入密碼于設定的密碼不相同時，LED發(fā)光二極管不發(fā)光，數(shù)碼管顯示“E”。</p><p><b>　　細節(jié)說明：</b></p><p>　　J2，J3選擇這種八位開關目的為體積小且易于操控；U8，U9是為了恢復電壓，防止因壓降導致高低電平判斷失誤；數(shù)碼管為了顯示“R”特意選用米字型數(shù)碼管；數(shù)碼管的狀態(tài)顯示由開關J4和J1以及二極管正向端的高低電平三者決定，所

12、以以這三者為輸入信號，每一段數(shù)碼管為輸出信號，通過組合電路的設計方法計算并組合出與非門的組合形式。</p><p>　　1.3單元電路設計與參數(shù)計算</p><p>　　1.3.1 74HC85芯片</p><p>　　圖1.374HC85芯片內部結構圖</p><p>　　其管腳圖和真值表如下：</p><p>　

13、　圖1.4 74HC85管腳圖</p><p>　　其中10、12、13、15(或1、9、11、14)腳是輸入端，2、3、4（或5、6、7）腳為輸出端。8腳為地，16腳為電源。</p><p>　　圖1.5 74HC85的真值表</p><p><b>　　數(shù)值比較器的原理:</b></p><p>　　在數(shù)字系統(tǒng)中

14、, 常常要比較兩個數(shù)的大小。數(shù)值比較器就是對兩數(shù)A、B進行比較，以判斷其大小的邏輯電路。比較結果有A>B、A<B、A=B三種情況。</p><p>　　集成數(shù)值比較器74HC85是四位數(shù)值比較器，這里我用串聯(lián)方式，用兩片74HC85組成8位數(shù)值比較器。見下圖。</p><p>　　圖1.6 8位數(shù)值比較器</p><p><b>　　對每

15、一塊芯片有：</b></p><p>　　當8位密碼都相同時，芯片2的6腳輸出高電平。</p><p><b>　　1.3.2數(shù)碼管</b></p><p>　　圖1.7 14段數(shù)碼管</p><p>　　1.4 Multisim仿真元器件的選用</p><p>　　表1.1 元器

16、件選用列表：</p><p>　　2、二進制密碼鎖電路的設計與調試</p><p>　　2.1電路Multisim整體仿真結果與調試</p><p>　　2.1.1斷電狀態(tài)仿真</p><p>　　J4使能開關斷開，LED和數(shù)碼管均不顯示（J3密碼為10110001）</p><p>　　圖2.1 使能開關斷開時電

17、路仿真結果 </p><p>　　2.1.2初始態(tài)仿真</p><p>　　J4使能開關閉合，J1斷開。系統(tǒng)進入初始態(tài)，LED不顯示，數(shù)碼管顯示0（密碼為10110001）</p><p>　　圖2.2 使能開關閉合時電路仿真結果</p><p>　　2.1.3密碼錯誤狀態(tài)仿真</p><p>　　J4使能開關閉合，

18、J1閉合。J2輸入10001101，LED不顯示，數(shù)碼管顯示E（密碼為10110001）</p><p>　　圖2.3 密碼錯誤的電路仿真結果</p><p>　　2.1.4密碼正確狀態(tài)仿真</p><p>　　J4使能開關閉合，J1閉合。J2輸入10110001，LED顯示亮燈，數(shù)碼管顯示R（密碼為10110001）</p><p>　　

19、圖2.4 密碼正確的電路仿真結果</p><p>　　2.1.5修改密碼仿真</p><p>　　J4使能開關閉合，J1閉合。J2輸入10110001，LED不顯示，數(shù)碼管顯示E（密碼為10101010）</p><p>　　圖2.5 修改密碼后電路仿真結果</p><p>　　Protel原理圖的繪制</p><p&

20、gt;　　圖3.1protel原理圖</p><p><b>　　4、總結與體會</b></p><p>　　本課程設計的任務和目標是設計一個8位二進制密碼鎖，并在電腦上用MULTISIM 軟件模擬實現(xiàn)和用Protel99se軟件進行畫圖，從而加深對知識的理解和綜合利用，提升自己的實踐能力，并掌握一些通用的電子設計和仿真軟件。通過查尋資料、方案比較以及設計計算、制作

21、調試、撰寫總結報告等環(huán)節(jié)的基本訓練，進一步提高分析解決實際問題的能力。</p><p>　　在這次課程設計中，我遇到并解決了許多問題，這讓對學習有了更大的信心。在最開始的方案選擇過程中，我因為沒有弄清密碼可調這一設計要求，導致方案不合格還耽誤了兩天時間，后來請教老師之后才重新確定了現(xiàn)在這個方案。</p><p>　　然而實現(xiàn)這個方案也并不簡單。在做multisim仿真中，因為自己選擇的數(shù)碼

22、管跟大家用的都不一樣，我所用的是米字型數(shù)碼管，段數(shù)較多，實現(xiàn)的話會更復雜，在仿真過程中也產生過換數(shù)碼管的想法，但覺得這種數(shù)碼管的顯示“R”要比8段數(shù)碼管好，不甘心放棄。然后就盲目的連線組合電路，半天沒做出來，最后是通過看書本，總結輸入輸出模型后，按照書本的組合電路設計方法，列真值表，寫方程，畫出邏輯結構，很快得出了連接方案，而且發(fā)現(xiàn)了很多不必要的連接，這讓我的電路得到了極大的簡化。我明白了掌握方法是多么重要，也終于意識到書本是多么重要。

23、</p><p>　　在調試電路的過程中，覺得理論上電路已經完全沒問題了，但就是沒得到想要的結果，然后自己就用萬用表檢測電路的每一部分，才發(fā)現(xiàn)電路的電壓問題，比較器輸出的高電平僅為2V，導致LED的電壓不夠以及后面數(shù)碼管部分電路高低電平的判斷錯誤，最后我是通過U8，U9變換后才恢復到正5V電壓。</p><p>　　在做protel過程中，也出現(xiàn)了一些問題，主要是對這個軟件運用不熟導致的，

24、所以自己還得加強學習這方面的軟件。</p><p>　　最后，為了在實驗報告中圖片有最好的清晰度，我試驗并發(fā)現(xiàn)將multisim中的原理圖直接復制到ppt中，再復制到word文檔的效果是最好的，色彩，清晰度在放大很多的情況下也不覺得失真，比起任何我知道的方法都要好。所以說這樣的課程設計讓我學到了很多東西，不僅限于數(shù)電。</p><p>　　整個設計過程中，我感覺選擇方案部分是最難的，首先得

25、完全理解設計要求，因為只要有一個設計要求沒達到，那就是失敗。方案的選擇首先是對大的功能結構的選擇，然后便是對元器件的選擇，因此我們必須要有廣闊的知識面，能把一些電路組裝的能力； 其次是調試部分，因為書本,multisim與實際應用三者不會完全一致，我們必須通過觀察效果來改變參數(shù)的數(shù)值以期達到最好。而參數(shù)的調試是一個經驗的積累過程，沒有經驗是不可能在短時間內將其完成的； 還有就是實際操作中成本的估算和實際可用性也是我考慮的一個方面，所以我

26、在實現(xiàn)基本設計要求之上，通過元器件的選擇，力求實現(xiàn)電路結構簡單，制作成本低廉，系統(tǒng)安全可靠和設計人性化，我相信只有這樣的設計才能得到認可。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 高吉祥、唐朝京．全國大學生電子設計競賽培訓系列教程．電子工業(yè)出版社，2007.5</p><p>　　[2] 將卓勤 鄧玉元．MUL

27、TISIM 2001及其在電子設計中的應用．西安電子科技大學出版社，2003</p><p>　　[3] 曹丙霞、趙艷華．Protel99se電路原理圖與PCB設計及仿真．電子科技大學出版社，2007.5</p><p>　　[4] 康華光．電子技術基礎模擬部分(第五版) 高等教育出版社, 2006.1</p><p>　　[5] 王斌．模擬電子技術實驗與課程設計