數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì).doc

數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)由編碼器、集成邏輯門(mén)電路、聲光報(bào)警指示電路構(gòu)成的密碼鎖電路，研究門(mén)電路的接口與驅(qū)動(dòng)技術(shù)、學(xué)習(xí)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法；用Proteus 軟件仿真；實(shí)驗(yàn)測(cè)試邏輯功能。具體要求如下：（1）密碼鎖電路由密碼輸入電路、密碼設(shè)置電路和密碼控制電路組成，密碼輸入及密碼設(shè)置均采用十進(jìn)制數(shù)形式，密碼輸入通過(guò)鍵盤(pán)或按鍵輸入。密碼設(shè)置通過(guò)開(kāi)關(guān)輸入。（2）如果輸入的密碼與預(yù)先設(shè)定的密碼相同，則保險(xiǎn)箱被打開(kāi)，密碼控制電路的輸出端E1，F(xiàn)=0；否則電路發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，即輸出端E0，F(xiàn)=1。（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，“鎖被打開(kāi)”的狀態(tài)可用綠色發(fā)光二極管指示；聲、光報(bào)警可分別用紅色發(fā)光二極管及蜂鳴器指示。（4）寫(xiě)出設(shè)計(jì)步驟，畫(huà)出最簡(jiǎn)的邏輯電路圖。（5）對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真、修改，使仿真結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（6）安裝并測(cè)試電路的邏輯功能。（7）拓展內(nèi)容：如果考慮一個(gè)開(kāi)鎖用的鑰匙插孔輸入端G，當(dāng)開(kāi)鎖時(shí)（G1），密碼輸入才有效，試在上述電路基礎(chǔ)上修改該電路。二、課題分析及設(shè)計(jì)思路（1）密碼輸入電路及密碼設(shè)置電路的設(shè)計(jì)思路由于密碼輸入及密碼設(shè)置均采用十進(jìn)制數(shù)形式，故可利用8421BCD 碼編碼器分別實(shí)現(xiàn)，以一位密碼輸入及密碼設(shè)置為例，其實(shí)現(xiàn)框圖如下：圖1 密碼輸入及密碼設(shè)置電路的實(shí)現(xiàn)框圖（2）密碼控制電路的設(shè)計(jì)思路分析以上設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，密碼控制電路的實(shí)現(xiàn)框圖如下：圖2 密碼控制電路實(shí)現(xiàn)框圖很容易得到：由上述邏輯表達(dá)式可確定相應(yīng)的邏輯電路圖。（3）TTL 集成門(mén)電路與LED 發(fā)光二極管的接口電路設(shè)計(jì)TTL 集成門(mén)電路除了可驅(qū)動(dòng)門(mén)電路外，還能驅(qū)動(dòng)一些其它器件如LED 發(fā)光二極管。以集成反相器為例，有如下兩種情況如圖3（a）、(b)所示：圖3（a） 輸出高電平時(shí)LED 亮 圖3 (b) 輸出低電平時(shí)LED 亮電路中串接的電阻R1、R2 為限流電阻，其作用是保護(hù)LED 因過(guò)流而燒壞。其大小按如下公式進(jìn)行選擇：-=上述兩式中，ID 為L(zhǎng)ED 正常發(fā)光時(shí)的電流，VF 為L(zhǎng)ED 導(dǎo)通電壓，VOH、VOL 分別為反相器的高、低電平輸出電壓。如ID5mA，VF2.2V，VOH3.4V，VOL0.2V 時(shí)，算得R1=240歐，R2=520 歐。注意： 圖3（a）接法時(shí)，發(fā)光二極管的電流不能超過(guò)門(mén)電路的“最大拉電流”，圖3(b) 接法時(shí)，發(fā)光二極管的電流不能超過(guò)門(mén)電路的“最大灌電流”，否則會(huì)導(dǎo)致輸出電平的混亂。當(dāng)然，如果該門(mén)電路處于整個(gè)邏輯電路的最末端，則發(fā)光二極管的電流可不受此限制。 如果門(mén)電路需要驅(qū)動(dòng)較大電流的發(fā)光二極管，可采用三極管驅(qū)動(dòng)的方法，如圖4 所示：圖4 三極管驅(qū)動(dòng)的TTL-LED 接口（4）TTL 集成門(mén)電路與蜂鳴器的接口電路設(shè)計(jì)TTL 集成門(mén)電路的輸出高電平可直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音，其接法如圖5 所示。圖5 TTL 與蜂鳴器接口，輸出高電平時(shí)發(fā)聲三、集成電路及元件選擇為了實(shí)現(xiàn)密碼鎖電路的功能，可采用8421BCD 碼編碼器74LS147、集成異或門(mén)74LS86或74LS386、集成非門(mén)74LS04 和集成四輸入與門(mén)74LS21（或集成與非門(mén)74LS20）。此外，還需要其它一些輔助元器件：發(fā)光二極管、發(fā)聲元件蜂鳴器、按鍵和電阻等。四、 原理圖繪制與電路仿真用proteus 軟件繪制密碼鎖電路原理圖，對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并驗(yàn)證電路的邏輯功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。五、電路安裝與調(diào)試1 電路布局在多孔電路實(shí)驗(yàn)板上裝配電路時(shí)，首先應(yīng)熟悉其結(jié)構(gòu)。明確哪些孔眼是連通的，并安排好電源正、負(fù)引出線在實(shí)驗(yàn)板上的位置。電路的布局應(yīng)與主要元器件為中心，按信號(hào)流向從左至右合理設(shè)計(jì)。電路與外接儀器的連接端、測(cè)試端要布置合理，便于操作。2安裝與調(diào)試方法電路安裝前，要先檢測(cè)所用集成電路及其它元器件的好壞。安裝完成后，要用萬(wàn)用表檢測(cè)電路接觸是否可靠、電源電壓大小、極性是否正確。一切正常后才能通電調(diào)試。六、設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)驗(yàn)問(wèn)題研究1 密碼控制電路部分如果全部采用集成與非門(mén)實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)畫(huà)出其邏輯電路原理圖。2 實(shí)際調(diào)試時(shí)，如何輸入十進(jìn)制數(shù)“0”？如何設(shè)計(jì) 2 位密碼鎖電路？3 實(shí)驗(yàn)時(shí)，TTL 集成電路的多余輸入端如何處理？4 TTL 集成電路輸入高、低電平的電壓范圍各為多少？輸出高、低電平的電壓范圍又各為多少？并實(shí)際測(cè)試密碼鎖電路中各集成門(mén)輸出高、低電平的電壓值。5 實(shí)際測(cè)試 TTLLED