數(shù)字邏輯電路課設(shè)-電子密碼鎖電路

1、.wd.wd.wd.目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3660135241 課題背景 PAGEREF _Toc366013524 h 1HYPERLINK l _Toc3660135251.1 目的意義 PAGEREF _Toc366013525 h 1HYPERLINK l _Toc3660135261.2 基本理論根基 PAGEREF _Toc366013526 h 1HYPERLINK l _Toc3660135272 方案比較與選擇 PAGEREF _Toc366013527 h 2HYPERLINK l _Toc3660135282.1 方案一 P

2、AGEREF _Toc366013528 h 2HYPERLINK l _Toc3660135292.2 方案二 PAGEREF _Toc366013529 h 3HYPERLINK l _Toc3660135302.3 方案選擇 PAGEREF _Toc366013530 h 3HYPERLINK l _Toc3660135313 組合邏輯電路 PAGEREF _Toc366013531 h 4HYPERLINK l _Toc3660135323.1組合邏輯電路的分析方法 PAGEREF _Toc366013532 h 4HYPERLINK l _Toc3660135333.2組合邏輯電路的

3、設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc366013533 h 5HYPERLINK l _Toc3660135344 TTL與非門電路 PAGEREF _Toc366013534 h 6HYPERLINK l _Toc3660135354.1 74LS00芯片引腳圖及功能表 PAGEREF _Toc366013535 h 7HYPERLINK l _Toc3660135364.2 74LS20芯片引腳圖及功能表 PAGEREF _Toc366013536 h 9HYPERLINK l _Toc3660135375 電路原理圖 PAGEREF _Toc366013537 h 10HYPERLINK l

4、_Toc3660135386 總結(jié)與心得 PAGEREF _Toc366013538 h 10HYPERLINK l _Toc366013539參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc366013539 h 121 課題背景1.1 目的意義隨著電子工業(yè)的開展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)深入到了人們生活的各個(gè)層面，而且各種各樣的電子產(chǎn)品也正在日新月異地向著高精尖技術(shù)開展。由于電子產(chǎn)品的功能不斷增加，使用也越來(lái)越方便，有些產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚谋貍湮锲?。開展歷史悠久的機(jī)械式門鎖，因其功能單一，安全性能較差等缺點(diǎn)，必將被新一代的電子門鎖所代替。新穎的多功能電子門鎖，集電子門鎖、防盜報(bào)警器，門鈴等功能

5、于一身，而且還具有定時(shí)器呼喚，斷電自動(dòng)報(bào)知，顯示屋內(nèi)有無(wú)人和自動(dòng)留言等諸多附加功能。在未來(lái)的生活中，數(shù)字密碼鎖必將在學(xué)領(lǐng)域再創(chuàng)新的成績(jī)，將給我們的生活帶來(lái)更大的便利，前景不可估量。1.2 基本理論根基TTL門電路根基芯片為 基本，通過(guò)芯片間功能的組合，可實(shí)現(xiàn)各種實(shí)用的功能。本實(shí)驗(yàn)主要用與非門電路元件芯片實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)?zāi)康摹２⒆詳M以下兩種方案。2 方案比較與選擇2.1 方案一方案一如圖2.1所示。圖2.1 方案一由4個(gè)單刀雙擲開關(guān)構(gòu)成密碼開關(guān)，用戶可以通過(guò)控制開關(guān)來(lái)控制A、B、C、D四個(gè)輸入端的電平的上下，進(jìn)而控制輸出電平的上下以及報(bào)警信號(hào)的工作。當(dāng)輸入端與設(shè)置的密碼相符時(shí)，那么輸出為高電平，二極管亮

6、，否那么輸出為低電平，并且發(fā)出報(bào)警，即蜂鳴器發(fā)出響聲，至此完成電路的設(shè)計(jì)。2.2 方案二方案二如圖2.2所示。圖2.2 方案二用4個(gè)異或門連接輸入端，并分別于反相器連接，再相與。當(dāng)輸入密碼與設(shè)置密碼一樣時(shí)，電路輸出為高電平，發(fā)光二極管不亮，當(dāng)輸入密碼與設(shè)置密碼不一樣時(shí)，電路輸出為低電平，發(fā)出報(bào)警，發(fā)光二極管亮。至此完成電路的設(shè)計(jì)。2.3 方案選擇兩種方案都充分用到了門電路及數(shù)字電子技術(shù)課程上所學(xué)的知識(shí)。兩種方案都需要74LS00、74LS04、74LS20三種門電路芯片，可有實(shí)驗(yàn)室供應(yīng)設(shè)備。另外也同時(shí)具備LED及揚(yáng)聲器報(bào)警之類的報(bào)警電路。但由于方案二中需要的異或門連接輸入端與XCR_2反相器較

7、一相比過(guò)于復(fù)雜而又難以搜集元件。雖方案一中需要4只單刀雙擲開關(guān)，但可以用導(dǎo)線的斷連臨時(shí)代替雙擲的效果。最終決定使用方案一進(jìn)展實(shí)驗(yàn)。3 組合邏輯電路組合邏輯電路是用各種門電路組成的，用于實(shí)現(xiàn)某種組合邏輯功能的復(fù)雜邏輯電路。組合邏輯電路在邏輯功能上的特點(diǎn)是任意時(shí)刻的輸出僅僅取決于該時(shí)刻的輸入，與電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。因此，組合邏輯電路在電路構(gòu)造上的特點(diǎn)是：輸出與輸入之間一般沒(méi)有反響賄賂；電路中沒(méi)有記憶單元；當(dāng)輸入信號(hào)的狀態(tài)組合改變時(shí)，輸出狀態(tài)也隨著改變。組合邏輯電路的功能以邏輯圖、邏輯表達(dá)式、真值表等形式進(jìn)展描述。邏輯圖是描述實(shí)現(xiàn)邏輯功能的電路構(gòu)造，但對(duì)功能的描述不夠直觀；邏輯表達(dá)式和真值表能夠直觀

8、、明顯的描述邏輯功能，所以進(jìn)展邏輯電路分析和邏輯問(wèn)題的實(shí)際電路設(shè)計(jì)時(shí)，通常使用列出真值表分析邏輯電路的邏輯功能，或者列出真值表分析實(shí)際邏輯問(wèn)題的邏輯關(guān)系，并從真值表得出邏輯命題的函數(shù)表達(dá)式，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)邏輯命題的邏輯電路。3.1組合邏輯電路的分析方法組合邏輯電路的分析，就是找出給定邏輯電路輸出和輸入之間的邏輯關(guān)系，從而了解給定邏輯電路的邏輯功能。組合邏輯電路的分析方法通常采用代數(shù)法，分析過(guò)程一般按以下步驟進(jìn)展：1根據(jù)給定組合邏輯電路的邏輯圖，以每個(gè)門電路的輸入端輸入信號(hào)為自變量，寫出各種邏輯門輸出端的邏輯表達(dá)式，對(duì)于中間變量最好在寫出表達(dá)式的同時(shí)化簡(jiǎn)，以免積累到最后。2化簡(jiǎn)總輸出端的邏輯表達(dá)式。3

9、列出真值表。4從邏輯函數(shù)表達(dá)式或真值表，分析出給定組合邏輯電路的邏輯功能。3.2組合邏輯電路的設(shè)計(jì)對(duì)于第一個(gè)邏輯表達(dá)工式或邏輯電路，其真值表可以是惟一的，但其對(duì)應(yīng)的邏輯電路或邏輯表達(dá)式可能有多種實(shí)現(xiàn)形式，所以，一個(gè)特定的邏輯問(wèn)題，其對(duì)應(yīng)的真值表是惟一的，但實(shí)現(xiàn)它的邏輯電路是多種多樣的。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，如果由于某些原因無(wú)法獲得某些門電路，可以通過(guò)變換邏輯表達(dá)式變電路，從而能使用其他器件來(lái)代替該器件。同時(shí)，為了使邏輯電路的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔，通過(guò)各方法對(duì)邏輯表達(dá)式進(jìn)展化簡(jiǎn)是必要的。組合電路可用一組邏輯表達(dá)式來(lái)描述。設(shè)計(jì)組合電路直就是實(shí)現(xiàn)邏輯表達(dá)式。要求在滿足邏輯功能和技術(shù)要求根基上，力求使電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)

10、、可靠、實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)的途徑是多種多樣的，可采用 基本門電路，也可采用中、大規(guī)模集成電路。組合邏輯電路的設(shè)計(jì)一般可按以下步驟進(jìn)展:1邏輯抽象。將文字描述的邏輯命題轉(zhuǎn)換成真值表叫邏輯抽象。首先要分析邏輯命題，確定輸入、輸出變量；然后用二值邏輯的0、1兩種狀態(tài)分別對(duì)輸入、輸出變量進(jìn)展邏輯賦值，即確定0、1的具體含義；最后根據(jù)輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系列出真值表。2選擇器件類型。根據(jù)命題的要求和器件的功能及其資源情況決定采用哪種器件。3根據(jù)真值表和選用邏輯器件的類型，寫出相應(yīng)的邏輯函數(shù)表達(dá)式。4根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式及選用的邏輯器件畫出邏輯電路圖。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，還要進(jìn)展生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，包括進(jìn)展生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，

11、包括器件安裝機(jī)箱、電源、控制開關(guān)、輸入開關(guān)、相關(guān)顯示電路、外觀布置、生產(chǎn)工藝等的設(shè)計(jì)。4 TTL與非門電路全稱Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT邏輯門電路，是數(shù)字電子技術(shù)中常用的一種邏輯門電路，應(yīng)用較早，技術(shù)已比較成熟。TTL主要有BJTBipolar Junction Transistor 即雙極結(jié)型晶體管，晶體三極管和電阻構(gòu)成，具有速度快的特點(diǎn)。最早的TTL門電路是74系列，后來(lái)出現(xiàn)了74H系列，74L系列，74LS,74AS,74ALS等系列。TTL電平信號(hào)被利用的最多是因?yàn)橥ǔ?shù)據(jù)表示采用二進(jìn)制規(guī)定，+5V等價(jià)于邏輯“1，0V等價(jià)于邏輯“0，這被稱

12、做TTL晶體管-晶體管邏輯電平信號(hào)系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各局部之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。TTL電平信號(hào)對(duì)于計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的，首先計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL電平信號(hào)直接與集成電路連接而不需要價(jià)格昂貴的線路驅(qū)動(dòng)器以及接收器電路；再者，計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進(jìn)展的，而TTL接口的操作恰能滿足這個(gè)要求。TTL型通信大多數(shù)情況下，是采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，而并行數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于超過(guò)10英尺的距離就不適合了。這是由于可靠性和成本兩面的原因。因?yàn)樵诓⑿薪涌谥写嬖谥嗪筒粚?duì)稱的問(wèn)題，這些問(wèn)題對(duì)可靠

13、性均有影響。 基本TTL反相器不難改變成為多輸入端的與非門 。它的主要特點(diǎn)是在電路的輸入端采用了多發(fā)射極的BJT。以以下列圖4.1是采用多發(fā)射極BJT用作2輸入端TTL與非門的輸入器件的一個(gè)實(shí)例。當(dāng)任一輸入端為低電平時(shí)，T1的發(fā)射結(jié)將正向偏置而導(dǎo)通，T2將截止。結(jié)果將導(dǎo)致輸出為高電平。只有當(dāng)全部輸入端為高電平時(shí)，T1將轉(zhuǎn)入倒置放大狀態(tài)，T2和T3均飽和，輸出為低電平。圖4.1 TTL二輸入與非門當(dāng)任一輸入端為低電平時(shí)，T1的發(fā)射結(jié)將正向偏置而導(dǎo)通，T2將截止。結(jié)果將導(dǎo)致輸出為高電平。只有當(dāng)全部輸入端為高電平時(shí)，T1將轉(zhuǎn)入倒置放大狀態(tài)，T2和T3均飽和，輸出為低電平。4.1 74LS00芯片引腳

14、圖及功能表74LS00是一個(gè)4個(gè)二輸入與非門芯片，其引腳圖如下：圖4.2 74LS00的引腳圖其功能表如表4.1表4.1 74LS00的真值表輸 入輸 出ABYLLHLHHHLHHHL4.2 74LS20芯片引腳圖及功能表74LS20是一個(gè)四輸入與非門，其引腳圖如圖4.3：圖4.3 74LS20的引腳圖其真值表如表4.2表4.2 74LS20的真值表輸 入輸 出ABCDYxxxLHxxLxHxLxxHLxxxHHHHHL5 電路原理圖圖5.1 電路原理圖5.1圖中，U1、U2為與非門，U3為非門，D1為發(fā)光二極管。當(dāng)輸出密碼與設(shè)置密碼一樣時(shí)，U2輸出端為低電平，輸出為高電平1，發(fā)光二極管不亮。

15、當(dāng)輸出密碼與設(shè)置的密碼不一樣時(shí)，U2輸出端為高電平，那么電路的輸出為低電平，同時(shí)發(fā)出報(bào)警，發(fā)光二極管亮。當(dāng)輸入密碼為1010時(shí)，輸出為1，報(bào)警燈不亮。得到的結(jié)果與設(shè)計(jì)要求一模一樣。當(dāng)輸入的密碼與設(shè)置的密碼不一樣時(shí)，輸出為0，發(fā)光二極管亮，與設(shè)計(jì)要求也一樣。說(shuō)明設(shè)計(jì)的電路是正確的。6 總結(jié)與心得以上為我們所設(shè)計(jì)的電子密碼鎖電路，它經(jīng)過(guò)屢次修改和整理，以是一個(gè)比較不錯(cuò)的設(shè)計(jì)，可以滿足人們的 基本要求，但因?yàn)樗接邢?，此電路中也存在一定的?wèn)題，譬如說(shuō)電路的密碼不能遺忘，一旦遺忘，就很難翻開，這可以通過(guò)增加電路解決，但過(guò)于復(fù)雜，本次設(shè)計(jì)未其中；而且此次實(shí)驗(yàn)并未參加備用電源局部，在實(shí)際應(yīng)用中假設(shè)出現(xiàn)停電

16、斷電情況那么啟動(dòng)備用電源以繼續(xù)實(shí)現(xiàn)密碼鎖功能。電路密碼只有16種可供修改，但由于他人不知道密碼的位數(shù)，而且還要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按一定的順序開鎖，所以他人開鎖的幾率很?。浑娐分形醇语@示電路，但可通過(guò)其它數(shù)字模塊實(shí)現(xiàn)這一功能。這需要一段時(shí)間的進(jìn)一步改進(jìn)，如果有好的意見，希望教師給以支持。通過(guò)這幾天的學(xué)習(xí)，我感覺(jué)有很大的收獲：首先，通過(guò)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識(shí)。對(duì)我們學(xué)生來(lái)說(shuō)，理論與實(shí)際同樣重要，這是我們以后在工作中說(shuō)明自己能力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。通

17、過(guò)對(duì)各元器件的引腳功能、真值表的分析、并設(shè)計(jì)其原理圖，且利用電子電路計(jì)算機(jī)進(jìn)展仿真使得學(xué)習(xí)研究電子技術(shù)變得更加簡(jiǎn)單、直觀，學(xué)習(xí)效果進(jìn)一步提高，帶動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性。通過(guò)學(xué)習(xí)使自己對(duì)課本上的知識(shí)能夠應(yīng)用于實(shí)際，使得理論與實(shí)際相結(jié)合，加深了對(duì)課本上知識(shí)的理解，并能夠利用到圖書館查閱資料，增加了許多課本以外的知識(shí)，且實(shí)習(xí)也鍛煉了我個(gè)人的動(dòng)手能力，通過(guò)書寫電子密碼鎖論文同時(shí)也鍛煉了我的文字表達(dá)能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我感受到了教師對(duì)學(xué)生的那種悔人不卷的精神，每天的固定時(shí)間，教師都來(lái)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，感謝你們，教師！參考文獻(xiàn)1伍時(shí)和.數(shù)字電子技術(shù)根基.北京：清華大學(xué)出版社，20092康華光.電子技術(shù)根基第四版.北京：高等教育出版社，19983梁宗善.新型集成塊應(yīng)用M.武漢:華中理工大出版社，20044張慶雙.實(shí)用電子電路200例M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20035梅開鄉(xiāng).數(shù)字邏輯電路：電子工業(yè)出版社，20046沈任元,吳勇.數(shù)字電子技術(shù)根基M.北京：機(jī)械工業(yè)