數(shù)電課程設(shè)計(jì)八位二進(jìn)制密碼鎖

1、長(zhǎng)沙學(xué)院2010級(jí)電子與通信工程系通信工程專業(yè)數(shù)電課程設(shè)計(jì) 長(zhǎng) 沙 學(xué) 院數(shù)電課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目八位二進(jìn)制密碼鎖系(部)電信系專業(yè)(班級(jí))10通信2班姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師陳希起止日期2012.5.28-2012.6.12010級(jí)通信工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（課題九）系（部）： 電子與通信工程系 專業(yè)： 通信工程學(xué)生姓名柴凡同組者王勇指導(dǎo)教師陳希課題名稱二進(jìn)制密碼鎖的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù)（1）課題內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)8位并行二進(jìn)制密碼鎖，密碼內(nèi)容可通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。 設(shè)置8位輸入按鍵，當(dāng)不進(jìn)行任何按鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示“0”；當(dāng)按鍵值與預(yù)置的密碼完全符合時(shí)，數(shù)碼管顯示“r”，開(kāi)鎖狀態(tài)led燈亮；當(dāng)按鍵值與預(yù)置

2、密碼不符合時(shí)，數(shù)碼管顯示“e”，開(kāi)鎖狀態(tài)led燈滅。系統(tǒng)可設(shè)置一個(gè)使能輸入端，當(dāng)使能端為高電平時(shí)，密碼鎖能正常工作，反之，密碼鎖按鍵無(wú)效，數(shù)碼管滅, 開(kāi)鎖狀態(tài)led燈滅。（2）主要任務(wù)：完成該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試好后并能通過(guò)仿真，最后就課程設(shè)計(jì)本身提交一篇課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)工作量一周：1、查找資料，根據(jù)要求的格式并結(jié)合所查資料寫出理論設(shè)計(jì)方案的全過(guò)程，實(shí)驗(yàn)操作的步驟、數(shù)據(jù)以及結(jié)論。 2、學(xué)習(xí)使用multisim10軟件，利用multisim10畫(huà)出原理圖并進(jìn)行仿真。 3、學(xué)習(xí)使用protel軟件，利用protel完成原理圖繪制。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容備注5月28日全體集合，指導(dǎo)教師開(kāi)題，輔

3、導(dǎo)報(bào)告、查閱資料，方案設(shè)計(jì)5月29日 至 5月30日multisim仿真5月31日protel原理圖6月1日驗(yàn)收、答辯，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告主要參考資料1、 康華光。電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）2、 楊欣、王玉鳳、劉湘黔。電路設(shè)計(jì)與仿真基于multisim10與protel993、 標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)ttl電路指導(dǎo)教師簽名 年 月 日系（部）主管領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)年 月 日答辯評(píng)委老師年 月 日教研室意見(jiàn)年 月 日長(zhǎng)沙學(xué)院課程設(shè)計(jì)鑒定表姓名柴凡學(xué)號(hào)2010081225專業(yè)通信工程班級(jí)2設(shè)計(jì)題目二進(jìn)制密碼鎖的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師陳希指導(dǎo)教師意見(jiàn)：評(píng)定等級(jí)： 教師簽名： 日期： 答辯小組意見(jiàn)：評(píng)定等級(jí)：答辯小組長(zhǎng)簽

4、名：日期：教研室意見(jiàn)：教研室主任簽名： 日期： 系（部）意見(jiàn)：系主任簽名：日期：說(shuō)明課程設(shè)計(jì)成績(jī)分“優(yōu)秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四類；目 錄摘 要- 4 -1、二進(jìn)制密碼鎖電路的設(shè)計(jì)方案- 5 -1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求- 5 -1.2 設(shè)計(jì)思路與原理- 6 -1.2.1設(shè)計(jì)思路- 6 -1.2.2電路工作原理- 6 -1.3.1 74hc85芯片- 7 -1.3.2數(shù)碼管- 10 -1.4 multisim仿真元器件的選用- 11 -表1.1 元器件選用列表：- 11 -2、二進(jìn)制密碼鎖電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試- 11 -2.1電路multisim整體仿真結(jié)果與調(diào)試- 11 -2.1.1斷電狀

5、態(tài)仿真- 11 -2.1.2初始態(tài)仿真- 12 -2.1.3密碼錯(cuò)誤狀態(tài)仿真- 12 -2.1.4密碼正確狀態(tài)仿真- 13 -2.1.5修改密碼仿真- 13 -3、 protel原理圖的繪制- 14 -4、總結(jié)與體會(huì)- 15 -參考文獻(xiàn)- 17 -二進(jìn)制密碼鎖的設(shè)計(jì)摘 要傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于構(gòu)造簡(jiǎn)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(yīng)用于家庭和各種辦公場(chǎng)所。本設(shè)計(jì)用數(shù)字電路及相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)的八位二進(jìn)制數(shù)字密碼鎖，通過(guò)multisim10.0仿真，采用兩塊74hc85芯片級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)八位二進(jìn)制密碼比較功能，并用了led發(fā)光二極管和米字型數(shù)碼管雙顯示來(lái)表示系統(tǒng)不同的

6、狀態(tài)。本方案優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)對(duì)元器件的選擇，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，便捷的操作，良好的安全性，以及人性化的顯示方案。關(guān)鍵詞：二進(jìn)制密碼鎖；74hc85芯片；組合電路設(shè)計(jì)；數(shù)碼管；數(shù)值比較器。 1、二進(jìn)制密碼鎖電路的設(shè)計(jì)方案1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、 設(shè)計(jì)一個(gè)8位并行二進(jìn)制密碼鎖，密碼內(nèi)容可通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。2、 設(shè)置8位輸入按鍵，當(dāng)不進(jìn)行任何按鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示“0”；當(dāng)按鍵值與預(yù)置的密碼完全符 合時(shí)，數(shù)碼管顯示“r”，開(kāi)鎖狀態(tài)led燈亮；當(dāng)按鍵值與預(yù)置密碼不符合時(shí)，數(shù)碼管顯示“e”， 開(kāi)鎖狀態(tài)led燈滅。3、 系統(tǒng)可設(shè)置一個(gè)使能輸入端，當(dāng)使能端為高電平時(shí)，密碼鎖能正常工作，反之，密碼鎖按鍵 無(wú)效，數(shù)碼

7、管滅, 開(kāi)鎖狀態(tài)led燈滅。4、 主要任務(wù)：完成該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試好后并能通過(guò)仿真，最后就課程設(shè)計(jì)本身提交一篇 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.2 設(shè)計(jì)思路與原理1.2.1設(shè)計(jì)思路 圖1.1 系統(tǒng)邏輯構(gòu)圖1.2.2電路工作原理 圖1.2 系統(tǒng)電路原理圖j4為使能開(kāi)關(guān)，當(dāng)它斷開(kāi)時(shí)，電路處于斷電狀態(tài)，數(shù)碼管無(wú)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(kāi)始進(jìn)入工作狀態(tài)，j2為密碼輸入，j3為密碼設(shè)定，通過(guò)數(shù)值比較器判斷，當(dāng)輸入密碼于設(shè)定的密碼相同時(shí)，led發(fā)光二極管發(fā)光，數(shù)碼管顯示“r”；當(dāng)輸入密碼于設(shè)定的密碼不相同時(shí)，led發(fā)光二極管不發(fā)光，數(shù)碼管顯示“e”。細(xì)節(jié)說(shuō)明：j2

8、，j3選擇這種八位開(kāi)關(guān)目的為體積小且易于操控；u8，u9是為了恢復(fù)電壓，防止因壓降導(dǎo)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(kāi)關(guān)j4和j1以及二極管正向端的高低電平三者決定，所以以這三者為輸入信號(hào)，每一段數(shù)碼管為輸出信號(hào)，通過(guò)組合電路的設(shè)計(jì)方法計(jì)算并組合出與非門的組合形式。1.3單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1.3.1 74hc85芯片 圖1.374hc85芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖其管腳圖和真值表如下： 圖1.4 74hc85管腳圖其中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。 圖1.5 74h

9、c85的真值表 數(shù)值比較器的原理:在數(shù)字系統(tǒng)中, 常常要比較兩個(gè)數(shù)的大小。數(shù)值比較器就是對(duì)兩數(shù)a、b進(jìn)行比較，以判斷其大小的邏輯電路。比較結(jié)果有ab、ab、a=b三種情況。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(jiàn)下圖。 圖1.6 8位數(shù)值比較器對(duì)每一塊芯片有： 當(dāng)8位密碼都相同時(shí)，芯片2的6腳輸出高電平。1.3.2數(shù)碼管 圖1.7 14段數(shù)碼管1.4 multisim仿真元器件的選用表1.1 元器件選用列表：元件序號(hào)名稱型號(hào)與主要參數(shù)數(shù)量備注18位開(kāi)關(guān)2體積小，易操控2電阻1005穩(wěn)壓374hc85見(jiàn)1.3所示2數(shù)值比較器4發(fā)光二極

10、管led2狀態(tài)顯示5數(shù)碼管15段加小數(shù)點(diǎn)1狀態(tài)顯示674ls004與非門3片變換邏輯電平2、二進(jìn)制密碼鎖電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.1電路multisim整體仿真結(jié)果與調(diào)試2.1.1斷電狀態(tài)仿真j4使能開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，led和數(shù)碼管均不顯示（j3密碼為10110001） 圖2.1 使能開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)電路仿真結(jié)果 2.1.2初始態(tài)仿真 j4使能開(kāi)關(guān)閉合，j1斷開(kāi)。系統(tǒng)進(jìn)入初始態(tài)，led不顯示，數(shù)碼管顯示0（密碼為10110001） 圖2.2 使能開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電路仿真結(jié)果2.1.3密碼錯(cuò)誤狀態(tài)仿真j4使能開(kāi)關(guān)閉合，j1閉合。j2輸入10001101，led不顯示，數(shù)碼管顯示e（密碼為10110001） 圖2.3 密碼

11、錯(cuò)誤的電路仿真結(jié)果2.1.4密碼正確狀態(tài)仿真j4使能開(kāi)關(guān)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） 圖2.4 密碼正確的電路仿真結(jié)果2.1.5修改密碼仿真j4使能開(kāi)關(guān)閉合，j1閉合。j2輸入10110001，led不顯示，數(shù)碼管顯示e（密碼為10101010） 圖2.5 修改密碼后電路仿真結(jié)果3、 protel原理圖的繪制圖3.1protel原理圖4、總結(jié)與體會(huì)本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)8位二進(jìn)制密碼鎖，并在電腦上用multisim 軟件模擬實(shí)現(xiàn)和用protel99se軟件進(jìn)行畫(huà)圖，從而加深對(duì)知識(shí)的理解和綜合利用，提升自己的實(shí)踐能力，

12、并掌握一些通用的電子設(shè)計(jì)和仿真軟件。通過(guò)查尋資料、方案比較以及設(shè)計(jì)計(jì)算、制作調(diào)試、撰寫總結(jié)報(bào)告等環(huán)節(jié)的基本訓(xùn)練，進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在這次課程設(shè)計(jì)中，我遇到并解決了許多問(wèn)題，這讓對(duì)學(xué)習(xí)有了更大的信心。在最開(kāi)始的方案選擇過(guò)程中，我因?yàn)闆](méi)有弄清密碼可調(diào)這一設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致方案不合格還耽誤了兩天時(shí)間，后來(lái)請(qǐng)教老師之后才重新確定了現(xiàn)在這個(gè)方案。然而實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案也并不簡(jiǎn)單。在做multisim仿真中，因?yàn)樽约哼x擇的數(shù)碼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(shí)現(xiàn)的話會(huì)更復(fù)雜，在仿真過(guò)程中也產(chǎn)生過(guò)換數(shù)碼管的想法，但覺(jué)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

13、目的連線組合電路，半天沒(méi)做出來(lái)，最后是通過(guò)看書(shū)本，總結(jié)輸入輸出模型后，按照書(shū)本的組合電路設(shè)計(jì)方法，列真值表，寫方程，畫(huà)出邏輯結(jié)構(gòu)，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(jiǎn)化。我明白了掌握方法是多么重要，也終于意識(shí)到書(shū)本是多么重要。在調(diào)試電路的過(guò)程中，覺(jué)得理論上電路已經(jīng)完全沒(méi)問(wèn)題了，但就是沒(méi)得到想要的結(jié)果，然后自己就用萬(wàn)用表檢測(cè)電路的每一部分，才發(fā)現(xiàn)電路的電壓?jiǎn)栴}，比較器輸出的高電平僅為2v，導(dǎo)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(cuò)誤，最后我是通過(guò)u8，u9變換后才恢復(fù)到正5v電壓。在做protel過(guò)程中，也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，主要是對(duì)這個(gè)軟件運(yùn)用

14、不熟導(dǎo)致的，所以自己還得加強(qiáng)學(xué)習(xí)這方面的軟件。最后，為了在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中圖片有最好的清晰度，我試驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)將multisim中的原理圖直接復(fù)制到ppt中，再?gòu)?fù)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(jué)得失真，比起任何我知道的方法都要好。所以說(shuō)這樣的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西，不僅限于數(shù)電。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我感覺(jué)選擇方案部分是最難的，首先得完全理解設(shè)計(jì)要求，因?yàn)橹灰幸粋€(gè)設(shè)計(jì)要求沒(méi)達(dá)到，那就是失敗。方案的選擇首先是對(duì)大的功能結(jié)構(gòu)的選擇，然后便是對(duì)元器件的選擇，因此我們必須要有廣闊的知識(shí)面，能把一些電路組裝的能力； 其次是調(diào)試部分，因?yàn)闀?shū)本,multisim與實(shí)際應(yīng)用三者不會(huì)完全一致，我們必須通過(guò)觀察效果來(lái)改變參數(shù)的數(shù)值以期達(dá)到最好。而參數(shù)的調(diào)試是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的積累過(guò)程，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)是不可能在短時(shí)間內(nèi)將其完成的； 還有就是實(shí)際操作中成本的估算和實(shí)際可用性也是我考慮的一個(gè)方面，所以我在實(shí)現(xiàn)基本設(shè)計(jì)要求之上，通過(guò)元器件的選擇，力求實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低廉，系統(tǒng)安全可靠和設(shè)計(jì)人性化，我相信只