數(shù)字電路課程設(shè)計

1、武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 吳培力 專業(yè)班級： 信息SY1201 指導(dǎo)教師： 劉可文 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 數(shù)字式電子鎖的設(shè)計與實現(xiàn) 初始條件： 本設(shè)計既可以使用集成電路和必要的元器件等，也可以使用單片機系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)字密碼電子鎖。自行設(shè)計所需工作電源。電路組成原理框圖如圖1，數(shù)字密碼鎖的實際鎖體一般由電磁線圈、鎖栓、彈簧和鎖柜構(gòu)成。當(dāng)線圈有電流時，產(chǎn)生磁力，吸動鎖栓，即可開鎖。反之則不開鎖。 圖1 數(shù)字式電子鎖原理框圖要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計工作量及技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、課程設(shè)計工作量：1周。2、技術(shù)要求：1）課

2、程設(shè)計中，鎖體用LED代替（如“綠燈亮”表示開鎖，“紅燈亮”表示閉鎖）。2）其密碼為4位二進制代碼，密碼可以通過密碼設(shè)定電路自行設(shè)定。3）開鎖指令為串行輸入碼，當(dāng)開鎖密碼與存儲密碼一致時，鎖被打開。當(dāng)開鎖密碼與存儲密碼不一致時，可重復(fù)進行，若連續(xù)三次未將鎖打開，電路則報警并實現(xiàn)自鎖。（報警動作為響1分鐘，停10秒）4）選擇電路方案，完成對確定方案電路的設(shè)計。計算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。安裝調(diào)試設(shè)計電路。3、查閱至少5篇參考文獻。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計工作規(guī)范要求撰寫設(shè)計報告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。時間安排：1、 年 月 日，布置作課設(shè)具體實

3、施計劃與課程設(shè)計報告格式的要求說明。2、 年 月 日至 年 月 日，方案選擇和電路設(shè)計。3、 年 月 日至 年 月 日，電路調(diào)試和設(shè)計說明書撰寫。4、 年 月 日，上交課程設(shè)計成果及報告，同時進行答辯。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目錄摘要.3Abstract.41緒論.52設(shè)計內(nèi)容和要求.62.1設(shè)計目的及主要任務(wù).6 2.11設(shè)計的目的.6 2.12設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)主表.6 2.2設(shè)計思想.63具體電路設(shè)計.7 3.1開鎖密碼輸入結(jié)構(gòu).8 3.2密碼傳輸比較電路.8 3.3計數(shù)報警電路.10 3.4整體電路圖.124模擬仿真.13 4.1開鎖密碼輸入結(jié)構(gòu)

4、仿真.13 4.2整體電路的模擬仿真.145心得體會.156參考文獻.16摘要數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計對所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識是一次實踐檢測的過程。本文的電子密碼鎖利用數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)對門的電子控制，并且有各種附加電路保證電路能夠安全工作，具有極高的安全系數(shù)。該系統(tǒng)主要由密碼存儲電路，比較電路，開鎖輸入，報警電路，鎖體組成。密碼存儲電路與比較電路主要由開關(guān)和非門構(gòu)成，開鎖輸入主要由74LS194移位寄存器構(gòu)成，報警電路主要由74LS192和報警燈構(gòu)成。AbstractThe curriculum design of the class Digital Electronic Circuit and L

5、ogic Design is an opportunity to put what you learn theoretically into the reality.In this passage ,the electronic lock ,which is made of digital electronic circuit ,is a high security system which can protect the electronic gate and additional circuit .This system includes circuits of password savi

6、ng , comparing , inputing and warning .The password saving and comparing circuits are made of electronic switches and N-Gate .The inputing circuit is made of the chip 74LS194 .The warning circuit is made of chip 74LS192 and the alarm.1、緒論隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國防、交通、科技及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域，它與人們的工作和生活息息相關(guān)。因此，只有

7、掌握電子技術(shù)的基本知識和實用技能，才能適應(yīng)高速發(fā)展的信息時代?，F(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)的采集與處理廣泛地應(yīng)用在自動化領(lǐng)域中。在生活或工業(yè)領(lǐng)域中 電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)代社會的電子科技的日新月異，這就要求我們獨力思考，理論聯(lián)系實際，并且發(fā)揮我們的創(chuàng)新意識，此次數(shù)電課程設(shè)計為我們提供了良好的實踐平臺，也為我們走向社會提供了良好的基礎(chǔ)。我們通過此次設(shè)計能將學(xué)到的理論知識應(yīng)用于實際，不僅能鞏固書本上的知識，而且要求我們獨立查閱資料，設(shè)計電路，焊接電路

8、板，培養(yǎng)我們獨立思考的能力。我希望自己能夠充分利用這次機會，更加深刻的了解課本上的知識，以及培養(yǎng)自己的動手操作能力。2、設(shè)計內(nèi)容和要求2.1設(shè)計的目的及主要任務(wù)2.11設(shè)計的目的設(shè)計一個密碼鎖電路并具有報警功能2.12設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)指標1）課程設(shè)計中，鎖體用LED代替（如“綠燈亮”表示開鎖，“紅燈亮”表示閉鎖）。2）其密碼為4位二進制代碼，密碼可以通過密碼設(shè)定電路自行設(shè)定。3）開鎖指令為串行輸入碼，當(dāng)開鎖密碼與存儲密碼一致時，鎖被打開。當(dāng)開鎖密碼與存儲密碼不一致時，可重復(fù)進行，若連續(xù)三次未將鎖打開，電路則報警并實現(xiàn)自鎖（報警動作為響1分鐘，停10秒）。4）選擇電路方案，完成對確定方案電路的

9、設(shè)計。計算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。安裝調(diào)試設(shè)計電路。2.2設(shè)計思想由移位寄存器構(gòu)成密碼輸入電路，有開關(guān)與非門構(gòu)成密碼比較與存儲電路，四個74LS192計數(shù)器分別構(gòu)成由輸入三次錯誤，報警60秒停10秒連續(xù)三次的報警電路，燈泡亮表示報警，報警再加反饋回路實現(xiàn)對前面電路的控制。3、電路具體設(shè)計 3.1開鎖密碼輸入結(jié)構(gòu) 主要芯片：74LS194 移位寄存器引腳圖 原理圖 開鎖電路原理圖如圖所示，當(dāng)A閉合時，時鐘信號接入，寄存器工作，通過U19鍵輸入2進制密碼。3.2密碼傳輸比較電路 主要芯片：74LS04反相器、74LS20與非門引腳圖 SN74LS20 功能表 S

10、N74LS04 SN74LS20 原理圖 密碼傳輸比較電路原理圖如圖所示，S1-S4為設(shè)定密碼開關(guān)，若開關(guān)打向有反相器的一端，則設(shè)置該位密碼為0；反之，開關(guān)打向無反相器的一端，則設(shè)置該位密碼為1。通過寄存器輸入的4位2進制密碼進入到比較電路中，若密碼正確，則將輸入4個1到與非門中，與非門輸出0；反之，若密碼錯誤，與非門輸入端至少有一個0，與非門輸出1。3.3計數(shù)報警電路 主要芯片：74LS192計數(shù)器 引腳圖 功能表 原理圖 計數(shù)電路如圖所示，UP端接脈沖信號，DOWN端接地，密碼比較端輸出接到74LS192計數(shù)器的LD端，若密碼正確，觸發(fā)鎖體解鎖，并且LD端為低電平，不計數(shù)；若密碼錯誤，LD

11、端為高電平，計數(shù)器計數(shù)，輸出端與門輸出0，信號傳輸后清零密碼輸入端74LS194寄存器，即可再次輸入密碼。若連續(xù)3次密碼錯誤，輸入端與門輸出1，觸發(fā)報警電路。 報警電路如圖所示，左邊與右邊2個計數(shù)器構(gòu)成69秒減計數(shù)，用于實現(xiàn)報警動作響60秒停10秒。而中間的計數(shù)器構(gòu)成三進制計數(shù)器，用于實現(xiàn)三次密碼錯誤電路報警并自鎖。當(dāng)密碼連續(xù)3次輸入錯誤，計數(shù)電路部分與門輸出1，啟動69秒減計數(shù)器，同時報警電路工作，當(dāng)時間減到9秒時，通過左邊計數(shù)器輸出關(guān)閉報警電路。3.4整體電路圖4、模擬仿真 4.1開鎖密碼輸入結(jié)構(gòu)仿真 該波形為輸出與非門波形，高電平代表輸入密碼錯誤，低電平代表輸入密碼正確。4.2整體電路的

12、模擬仿真通過EWB軟件實現(xiàn)了整個電路的仿真，密碼設(shè)置為0000，而輸入密碼為1111，連續(xù)三次密碼輸入不成功之后，系統(tǒng)報警，燈亮。5、心得體會通過這次的數(shù)電課程設(shè)計，我加深了對數(shù)字電路這門課程的理解，收獲頗豐，實現(xiàn)真正把課堂上學(xué)習(xí)到的理論知識運用到實踐上，但這和真正的設(shè)計有著很大的差別，須知以后的設(shè)計將會更復(fù)雜。在本次試驗中，我加深了對mulsitim仿真軟件以及EWB仿真軟件的理解，既鞏固了課堂上學(xué)到的知識，又掌握了集成電路芯片的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的基本方法與原理，學(xué)會了科學(xué)的分析實際問題，獨立解決問題，同時也培養(yǎng)了我認真嚴謹?shù)膽B(tài)度。 雖說本次實驗難度很大，但我還是盡了我最大的的努力去完成，即使最后的結(jié)果并不是很完美，但是在做課設(shè)的過程中我們學(xué)到了很多，同時我們也認識到自身的不足，相信在以后的學(xué)習(xí)實踐過程中我會更加努力，改正自身缺點，爭取做一個為祖國事業(yè)貢獻力量的人才。6、參考文獻1 吳友宇. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：清華大學(xué)出版社, 2009 年05 月2 任潮，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗書3中國集成電路大全編寫委員會.中國集成電路