數(shù)電課程設(shè)計(jì)---電子密碼鎖電路

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)目的……………………3</p><p>　　設(shè)計(jì)要求……………………4</p><p>　　三、總體要求……………………5</p><p>　　1、方框圖…………………5</p><p>　　2、文字描述…………………5&l

2、t;/p><p>　　四、設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………6</p><p>　　1、元器件清單………………6</p><p>　　2仿真圖……………………19</p><p>　　3、調(diào)試要求…………………22</p><p>　　五、模塊設(shè)計(jì)……………23</p><p>　　六、仿真、調(diào)試和總結(jié)………

3、28</p><p>　　1、出現(xiàn)的問題…………30</p><p>　　2、 怎樣解決、結(jié)果如何…30</p><p>　　七、參考文獻(xiàn)……………………31</p><p>　　八、設(shè)計(jì)心得體會(huì)………………32</p><p>　　九、設(shè)計(jì)總圖……………………36</p><p><b&

4、gt;　　一、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1、加深和鞏固電子電路路基本知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)的能力。</p><p>　　2培養(yǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。</p><p>　　3、通過電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件、電路組裝、調(diào)試和檢測(cè)等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實(shí)用的分析方法和

5、工程設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　4、學(xué)會(huì)簡單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和性能指標(biāo)的測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力和進(jìn)行數(shù)字電子電路實(shí)驗(yàn)的基本技能。</p><p>　　5、隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的親睞。</p><p>　　二、

6、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)電子密碼鎖電路，要求：</p><p>　　1、其密碼為6位二進(jìn)制代碼，開鎖指令為串行輸入碼；</p><p>　　2、開鎖輸入碼與原射密碼一致時(shí)，鎖被打開，綠色發(fā)光二級(jí)管亮 40秒后二極管變暗 電路鎖上；</p><p>　　3、當(dāng)開鎖輸入碼與密碼不一致時(shí)，紅色二極管發(fā)亮。</p>

7、<p>　　4、電路實(shí)現(xiàn)40秒自鎖動(dòng)能。</p><p><b>　　三、總方框圖及要求</b></p><p>　　總體要求：應(yīng)用所學(xué)的數(shù)電知識(shí)，以及芯片來搭建數(shù)字電在密碼鎖電路，要實(shí)現(xiàn)的功能必須有密碼輸入、密碼校驗(yàn)、密碼修改、計(jì)時(shí)、以及電路的自鎖等功能。</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b>&

8、lt;/p><p><b>　　1、元器件清單</b></p><p>　　2、各器件功能與作用原理</p><p>　　74LS160結(jié)構(gòu)和功能160為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，直接清零。簡要說明:160為可同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160作用：實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的功能，為脈沖分配器做好準(zhǔn)備。預(yù)置的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，共有54/74160 和54/74LS160 兩種

9、線路結(jié)構(gòu)型式,其主要電器特性的典型值如表3-1(不同廠家具體值有差別):下表是74LS160的主要電器特性異步清零端/MR1 為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CP信號(hào)狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時(shí)，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0-P3一致。對(duì)于54/74160，當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果計(jì)數(shù)器控制端CEP、CET為高電平，則/PE應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而

10、54/74LS160無此種限制。160的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)CEP、CET均為高電平時(shí)，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于54/74LS160的CEP、CET跳變與CP無關(guān)。160有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個(gè)高電平脈沖，</p><p>　　74LS138工作原理如下：當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另

11、兩個(gè)選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。</p><p>　　74LS138的作用:利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器</p><p>　　用與非門組成的

12、3線-8線譯碼器74LS138</p><p>　　74ls138譯碼器內(nèi)部電路</p><p>　　3線-8線譯碼器74LS138的功能表</p><p>　　<74ls138功能表></p><p>　　無論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到74LS138的八個(gè)輸出管腳，任何時(shí)刻要么全為高電平1—芯片處于不工作狀態(tài)，要么只有一個(gè)

13、為低電平0，其余7個(gè)輸出管腳全為高電平1。如果出現(xiàn)兩個(gè)輸出管腳在同一個(gè)時(shí)間為0的情況，說明該芯片已經(jīng)損壞。</p><p>　　當(dāng)附加控制門的輸出為高電平（S＝1）時(shí)，可由邏輯圖寫出</p><p>　　十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS160</p><p>　　當(dāng)R′=LD′=1,而EP=1時(shí)，這時(shí)的輸出均為0，亦即處在J=K=0的狀態(tài)，所以CLK信號(hào)到達(dá)時(shí)他們保持原

14、來的狀態(tài)不變。同時(shí)C的狀態(tài)業(yè)得到保持。ET=0，則EP無論為何狀態(tài)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)也將保持不變，但這時(shí)進(jìn)位輸出C=0。</p><p>　　當(dāng)R′=LD′=EP=ET=1時(shí)，電路工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)。從電路的0000狀態(tài)開始連續(xù)輸出16個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，電路將從1111狀態(tài)返回0000狀態(tài)，C端從高電平跳至低電平?？梢岳肅端輸出的高電平或下降沿作為進(jìn)位輸出信號(hào)。</p><p>　　在同步置零的計(jì)數(shù)

15、器電路中，R′出現(xiàn)低電平后要等下一個(gè)CLK信號(hào)到達(dá)時(shí)才能將觸發(fā)器置零。</p><p>　　計(jì)數(shù)器的種類繁多，作用也很多，在這里主要是用計(jì)數(shù)器的定時(shí)和對(duì)時(shí)鐘脈</p><p><b>　　沖計(jì)數(shù)。</b></p><p><b>　　函數(shù)信號(hào)發(fā)生器</b></p><p>　　函數(shù)（波形）信號(hào)發(fā)生器

16、。能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號(hào)，頻率范圍可從幾個(gè)微赫到幾十兆赫函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號(hào)或脈沖信號(hào)運(yùn)載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。除供通信、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)試用外，還廣泛用于其他非電測(cè)量領(lǐng)域。電子線路中的電流源、電壓源一般是為電子器件提供能量的，

17、也就是說器件要想工作必須為它提供電能。區(qū)別就是雖然它們都以電的形式出現(xiàn)，但前者提供的是電信號(hào)，后者只是提供電能</p><p><b>　　發(fā)光二級(jí)管</b></p><p><b>　　發(fā)光二極管</b></p><p>　　它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保

18、護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。 　　發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓）

19、，電流從LED陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。 </p><p>　　五、各個(gè)功能仿真圖仿真圖</p><p>　　上圖為密碼輸入正確時(shí) 密碼鎖打開，此時(shí)綠色發(fā)光二級(jí)管變成綠色，下面計(jì)數(shù)器開始工作，當(dāng)計(jì)數(shù)四十秒時(shí)綠色發(fā)光二級(jí)管滅掉，電路重新鎖上，電路中的密碼為6位二進(jìn)制輸入，密碼校驗(yàn)通過三八譯碼器。</p><p>　

20、　上圖為密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，紅色發(fā)光二級(jí)管發(fā)光，表明密碼輸入錯(cuò)誤，需要重新輸入密碼。</p><p><b>　　調(diào)試要求</b></p><p>　　電路調(diào)試時(shí)首先按照電路圖連接好，注意每個(gè)接口，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須注意到，否則電路就會(huì)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致調(diào)試結(jié)果出現(xiàn)差錯(cuò)，甚至出現(xiàn)了很多根本性的錯(cuò)誤，沒有結(jié)果出現(xiàn)，本電路調(diào)試前，現(xiàn)將密碼預(yù)設(shè)好，本電路是利用三八譯碼器的輸入輸出來實(shí)現(xiàn)

21、密碼校驗(yàn)的，配合計(jì)數(shù)起來一起工作，調(diào)試時(shí)首先將密碼置于正確密碼，然后同時(shí)將看到計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)，綠色二極管開始發(fā)光，此時(shí)表明密碼正確，密碼鎖能打開，但是還能看到當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到四十秒時(shí)，綠色發(fā)光二級(jí)管滅掉，表明密碼鎖已經(jīng)鎖上。</p><p>　　當(dāng)輸入的密碼與當(dāng)初所置的密碼不一致時(shí)，此時(shí)譯碼器輸出高電平，是紅色發(fā)光二級(jí)管發(fā)光，此時(shí)表明密碼輸入不正確，密碼鎖不能打開。</p><p><b

22、>　　六、模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　此模塊為計(jì)數(shù)模塊用了函數(shù)信號(hào)發(fā)生器來提供信號(hào)，同時(shí)利用了三個(gè)74LS160計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。</p><p>　　此模塊是密碼駛?cè)爰懊艽a校驗(yàn)?zāi)K，密碼輸入為六位二進(jìn)制密碼輸入，六個(gè)開關(guān)通過借高低電平來實(shí)現(xiàn)密碼的輸入功能，后面是三八譯碼器，通過他來實(shí)現(xiàn)密碼校驗(yàn)功能，當(dāng)然，也能利用一罵起來設(shè)定開始設(shè)的密碼，但是此密碼自己必須

23、記住。</p><p>　　此模塊是兩個(gè)發(fā)光二極管的顯示電路，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)紅色，表示密碼輸入正確時(shí)，當(dāng)綠色發(fā)光二級(jí)管變亮，持續(xù)四十秒后，綠色發(fā)光二級(jí)管變暗，此時(shí)密碼鎖自鎖住了，此電路中還用了兩個(gè)非門，這是為了時(shí)是通往綠色二極管的電平達(dá)到一致，使二級(jí)管發(fā)光。</p><p>　　此模塊為自鎖，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸入正確密碼后，經(jīng)計(jì)數(shù)器技術(shù)40秒，綠色發(fā)光二級(jí)管滅掉，此時(shí)輸入密碼無效，此時(shí)電路已經(jīng)鎖

24、上。</p><p>　　七、仿真、調(diào)試、及總結(jié)</p><p>　　1、密碼輸入正確時(shí)仿真圖</p><p>　　2、密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)電路仿真圖</p><p><b>　　1、出現(xiàn)的問題</b></p><p>　　一開始選用的三八譯碼器當(dāng)密碼輸入正確時(shí)輸出的是0v，但是讓它變成高電平是個(gè)非常棘

25、手的問題，另外我開始在輸入時(shí)與譯碼器的接入是用了一根中線來連接，但是連錯(cuò)了，因?yàn)槲以谶B接總線使用了節(jié)點(diǎn)。實(shí)質(zhì)上根本沒連住，也就是電路個(gè)根本就沒有接通，浪費(fèi)了好長時(shí)間，沒調(diào)試出來。</p><p>　　2、如何解決出現(xiàn)的問題?</p><p>　　在譯碼器驗(yàn)證密碼正確后，通過非門無法讓0V變成高電平，經(jīng)過多次選擇后，我發(fā)現(xiàn)有VCC接口的譯碼器可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。</p><

26、p>　　對(duì)于總線的連接，我有了新的認(rèn)識(shí)，必須是一一對(duì)應(yīng)的，另外，不能用節(jié)點(diǎn)來連接，最后經(jīng)過同學(xué)們的研究，根本不用了，反而更麻煩了，最后我決定把他給去了。</p><p><b>　　3、最終結(jié)果如何？</b></p><p>　　最后經(jīng)過多次試驗(yàn)調(diào)節(jié)，調(diào)試結(jié)果比較好。</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b>

27、</p><p>　　[1] 張建華 數(shù)字電子技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社. 1998(2)[3] 童詩白. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社. 1998(4)</p><p>　　[4] 陳永浦. 數(shù)字電路基礎(chǔ)及快速識(shí)圖[M]. 人民郵電出版社, 2006: 275-277. [5] 侯建

28、軍. 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)一體化教程[M]. 北京 清華大學(xué)出版社, 2005: 77 [6] 《Multsim9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用》 董玉冰 清華大學(xué)出版社 2008 [7] 《數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)》 崔葛瑾 同濟(jì)大學(xué)出版社 2005</p><p>　　[8]《數(shù)字電路及制作實(shí)例》 陳振官 國防工業(yè)出版社 20</p><p>　　[9] 《電子線路 設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)試（第三版）》 謝自美

29、 華中科技大學(xué)出版社 2006 [10]《數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)》 崔葛瑾 同濟(jì)大學(xué)出版社 2005</p><p>　　[11]《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第三版）》 王毓銀 高等教育出版社 2005</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得體會(huì)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)剛開始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設(shè)計(jì)不同于實(shí)驗(yàn)課，電路圖和程序

30、都要自己設(shè)計(jì)。靜下心來，仔細(xì)分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說明與提示和同組成員的幫助，心中才有了譜。將整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐個(gè)攻破，最后再將其整合即可。</p><p>　　通過使用multism軟件既方便有快捷的實(shí)現(xiàn)了程序本次設(shè)計(jì)的程序已經(jīng)在硬件系統(tǒng)上得到了驗(yàn)證 ,實(shí)驗(yàn)表明 ,此設(shè)計(jì)方法能夠滿足多種不同要求 ,并且該方法便于擴(kuò)展不同變化模式。但是試驗(yàn)中也出現(xiàn)了一些不熟練的操作問題和一些

31、復(fù)雜程序的不能完全理解都需要我在平時(shí)多學(xué)習(xí)，進(jìn)一步的完善自己。在實(shí)習(xí)中經(jīng)常會(huì)遇到一些自己可能暫時(shí)無法想明白的問題，請(qǐng)教同學(xué)或老師是很好的做法，節(jié)省時(shí)間也會(huì)從別人上上學(xué)到更多。在設(shè)計(jì)時(shí)和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對(duì)問題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的思路，其他人的設(shè)計(jì)一定有比你出色的地方，很好的借鑒，并在大家的商討中選擇最優(yōu)方案最終一定會(huì)得到最好的設(shè)計(jì)方法。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是配合電子技術(shù)基礎(chǔ)課程與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)

32、非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。它不但能鞏固我們已所學(xué)的電子技術(shù)的理論知識(shí)，而且能提高我們的電子電路的設(shè)計(jì)水平，還能加強(qiáng)我們綜合分析問題和解決問題的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)我們的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力，啟發(fā)我們的創(chuàng)新意識(shí)幾創(chuàng)新思維。</p><p>　　整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程我都認(rèn)真地完成了，對(duì)此，我總結(jié)了以下幾點(diǎn)：</p><p>　　第一，一宿舍人一組，既加強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力，又讓我們學(xué)會(huì)了團(tuán)結(jié)一致，共同合作才能研

33、究出最好的方案。我們將理論聯(lián)系實(shí)際，在交流中取得進(jìn)步，從問題中提高自己。</p><p>　　第二，本次課程設(shè)計(jì)加深了我對(duì)數(shù)電技術(shù)的進(jìn)一步深入理解。熟悉了multism軟件的應(yīng)用，獲得了對(duì)軟件更多的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　第三，通過這次課程設(shè)計(jì)，使我受益頗多。了解到課程實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)是開端，連接是關(guān)鍵，測(cè)試是必須的是最重要的，否則。既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，又掌握了常用集成電路芯片的使用

34、。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)了科學(xué)地分析實(shí)際問題，通過查資料、分析資料及請(qǐng)教老師和同學(xué)等多種途徑，獨(dú)立解決問題。同時(shí)，也培養(yǎng)了我認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。</p><p>　　通過這三周的學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先，通過學(xué)習(xí)使自己對(duì)課本上的知識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際，使的理論與實(shí)際相結(jié)合，加深自己對(duì)課本知識(shí)的更好理解，同時(shí)實(shí)習(xí)也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力：能夠充分利用圖書館去查閱資料，增加了許多課本以外的知

35、識(shí)。能對(duì)multism等仿真軟件操作，能達(dá)到學(xué)以致用。對(duì)我們學(xué)生來說，理論與實(shí)際同樣重要，這是我們以后在工作中說明自己能力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　在實(shí)習(xí)中，我感受到了老師對(duì)學(xué)生的那種悔人不卷的精神，每周的抽出時(shí)間，老師都來給我們指導(dǎo)，使我們少走彎路，順利完成實(shí)習(xí)任務(wù)，請(qǐng)?jiān)试S我向你們致意崇高的敬意，謝謝！</p><p><b>　　九、電路總原理圖</b>