(數(shù)電課程設(shè)計)15位二進制密碼鎖設(shè)計

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信息科學(xué)與工程學(xué)院

數(shù)字電路課程設(shè)計報告

論文題目15位二進制密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計

學(xué)生專業(yè)班級通信工程2011級1班

學(xué)生姓名（學(xué)號）姜海鵬（20112735）

設(shè)計小組其他同學(xué)姓名（學(xué)號）常樂鵬（20112675

指導(dǎo)教師宋彩霞

完成時刻2013.10.23實習(xí)地方信息樓214機房

20XX年10月24日

15位二進制數(shù)密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計

一．課程設(shè)計目的和任務(wù)

1、設(shè)計目的

（1）熟悉課本知識。

（2）了解數(shù)字電路的基本設(shè)計思路。

（3）掌握電路中各個芯片的具體功能。

（4）體味從理論到實踐的思想。

（5）學(xué)會使用Multisim軟件舉行模擬實現(xiàn)。

（6）提高分析咨詢題和解決咨詢題的能力。

2、設(shè)計任務(wù)與要求

（1）具有密碼預(yù)置功能。

（2）輸入密碼采納串行方式，輸入過程中別提供密碼數(shù)值信息。

（3）當輸入15位密碼徹底正確時，密碼鎖打開。密碼鎖一旦打開，惟獨按下RST復(fù)位鍵時才干脫離開鎖狀態(tài)，并返回初始狀態(tài)。

（4）密碼輸入過程中，只要輸錯1位密碼，系統(tǒng)便進入錯誤狀態(tài)。此刻，惟獨按下RST復(fù)位鍵時才干脫離錯誤狀態(tài)，返回初始狀態(tài)。

（5）假如延續(xù)3次輸錯密碼，系統(tǒng)將報警。一旦報警，將清晰錯誤此數(shù)記錄，且惟獨按下RST復(fù)位鍵才干脫離報警狀態(tài)，返回初始狀態(tài)。

二．任務(wù)分析與系統(tǒng)設(shè)計

1、任務(wù)分析

首先，要求其電路設(shè)計需要具有密碼預(yù)置功能以及要使密碼輸入采納串行輸入，所以需要用到寄存器，如74LS194，集成雙向移位寄存器。又由于是15位二進制數(shù)密碼鎖，因此需要用到四個74LS194。

其次，假如輸入十五位密碼全部正確時，密碼鎖打開。此刻需要用到同步十六進制計數(shù)器，如74LS163。并用彩XXX指示燈亮?xí)r表示開鎖。此外還需要D觸發(fā)器、SR觸發(fā)器和四輸入與門74LS21等芯片來輔助這些任務(wù)的完成。

再次，假如密碼輸入過程中，只要輸錯一位密碼，系統(tǒng)便進入錯誤狀態(tài)。所以在每一位密碼比較時都要推斷是否浮現(xiàn)錯誤，同時錯誤時使另一具彩群指示燈亮。當延續(xù)三次輸錯密碼時，使系統(tǒng)將報警，也是需用一具彩群指示燈亮。這時還需要一具十六進制加法計數(shù)器，如74LS163，讓其計數(shù)到三時使指示燈亮。

最終，讓一具開關(guān)RST操縱這些指示燈讓其熄滅，并讓所有的電路元件恢復(fù)

初始狀態(tài)。

2、元器件清單

表1元器件清單

3、具體設(shè)計過程

我們設(shè)計的數(shù)字電路圖包含密碼預(yù)置電路、密碼比較電路、計數(shù)電路、消警報警操縱電路、開鎖封鎖操縱電路、錯誤初始化操縱電路等部分組成。

在密碼預(yù)置電路中，第一具四位移位寄存器74LS194的并行輸出端的高位QD接第二個四位移位寄存器的右移串行輸入端SR，依次連接。同時第一具四位移位寄存器74LS194的并行輸入端的低位A端接地。由四片四位移位寄存器74LS194組成十五位移位寄存器。S1,S0位為挑選端，RD為使能端，S1,S0接高電平常，移位寄存器處在并行置數(shù)狀態(tài)。此刻，在第一具四位移位寄存器74LS194的B、C、D端以及第二、三、四的四位移位寄存器74LS194的A、B、C、D端置入密碼；再將S1接低電平，此刻移位寄存器處在右移工作狀態(tài)，密碼預(yù)置完畢。

在密碼比較電路中，先操縱CLK脈沖按鍵，移位寄存器并行輸出的最終一位在D觸發(fā)器輸出并與輸入密碼經(jīng)過異或門推斷是否相同，相并且輸出0，別并且輸出1。當密碼別并且，比較電路輸出1，即D端為1，D觸發(fā)器上升沿觸發(fā)，Q端輸出高電平，錯誤顯示燈亮，系統(tǒng)便進入錯誤狀態(tài)。按動RST鍵，給D觸發(fā)器一脈沖，錯誤顯示燈滅，系統(tǒng)脫離錯誤狀態(tài)。

在計數(shù)電路中，十六進制同步計數(shù)器74LS163芯片，EP，ET為挑選端，RD為使能端。報警電路：74LS163芯片經(jīng)過與門接成三進制計數(shù)器，最低兩位相與作為進位，經(jīng)過非門操縱使能端RD。比較輸出端操縱EP，ET為1時，是計數(shù)器計數(shù)一次，EP為0時，計數(shù)保持。紀錄三次時進位，同時計數(shù)器清零。開鎖電路：十六進制計數(shù)器74LS163芯片經(jīng)過四輸入二與芯片接成十五進制計數(shù)器，

由進位取反與比較輸出取反相與共同操縱使能端RD，有一端為0則計數(shù)器清零。錯誤計數(shù)三次進位時，經(jīng)過RS觸發(fā)器特性輸出高電平報警電路開始報警。報警持續(xù)直到按下RST鍵時，改變RS觸發(fā)器輸入使RS觸發(fā)器輸出低電平，脫離報警狀態(tài)，并且電路清零。當正確計數(shù)十五次時,在RS觸發(fā)器S端輸出高電平，R端為低電平，此刻密碼鎖打開。按下RST鍵，改變RS觸發(fā)器輸入使RS觸發(fā)器S端為低電平，R端為高電平，此刻密碼鎖封鎖。并且，系統(tǒng)進入初始狀態(tài)。系統(tǒng)框圖如下：

圖1系統(tǒng)框圖

4、確定設(shè)計方案（各功能電路模塊）

（1）密碼預(yù)置電路

圖2密碼預(yù)置電路

如圖2所示，密碼預(yù)置電路是由四片四位移位寄存器74LS194D組合成十五位移位寄存器，S1，S0為挑選端，RD為使能端此刻接高電平，當J6開關(guān)接高電平，即S1，S0

接高電平常，移位寄存器在并行輸入狀態(tài)，此刻在第一具四

位移位寄存器74LS194的B、C、D端以及第二、三、四的四位移位寄存器74LS194D的A、B、C、D端置入密碼。關(guān)閉J7并打開，使其產(chǎn)生一脈沖，此刻才將A、B、C、D端的數(shù)預(yù)置。將開關(guān)J6接低電平，即S1接低電平，移位寄存器在右移工作狀態(tài)，再按動開關(guān)J7，產(chǎn)生脈沖使密碼一位一位的輸出。（2）密碼比較電路以及錯誤狀態(tài)電路

圖3密碼比較電路以及錯誤狀態(tài)電路表2D觸發(fā)器功能表

如圖3所示，此電路經(jīng)過兩個上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器輸出需比較的密碼，一具是從Q端輸入的，另一具是第四個74LS194D的QD端輸入的。再經(jīng)過異或門推斷是否相同,相并且輸出為0，別同為1。當輸出為0時，D端為0，因此當浮現(xiàn)脈沖時指示燈別亮。當輸出為1時，D端為1，因此當浮現(xiàn)脈沖時指示燈變亮，浮現(xiàn)錯誤。（3）報警狀態(tài)電路

圖4報警狀態(tài)電路

表3RS觸發(fā)器功能表

如圖4所示，當錯誤三次進位時，經(jīng)過RS觸發(fā)器特性S輸出高電平，R為低電平常，報警電路開始報警，即指示燈變亮。報警持續(xù)直到按下RST鍵時，觸

DQnQn+10

00101011

11

SRQnQn+10

00000110100011010011

1

1

發(fā)器S輸出低電平，R為高電平，此刻脫離報警狀態(tài)，指示燈熄滅。并且電路清零。

（4）開鎖電路

圖5開鎖電路圖6消警和封鎖波形圖

如圖所示，當密碼輸入正確且計數(shù)為15次時，在觸發(fā)器S端為1，R端為0，密碼鎖打開，指示燈變亮。如圖6所示，按下RST鍵，此刻S端為0，R端為1，密碼鎖封鎖，指示燈熄滅。并且電路清零。

三．系統(tǒng)實施

1、系統(tǒng)運行操作講明

圖7系統(tǒng)電路圖

如圖所示，將每部分連接起來就組成了15位二進制數(shù)密碼鎖。首先，打開電源，先將J6接高電平，撥動J7產(chǎn)生脈沖，使74LS194D并行置數(shù)，再將J6接低電平，使74LS194D開始右移。操縱開關(guān)J5輸入要比較的密碼，假如輸入的15位全部正確，則開鎖的指示燈變亮。假如浮現(xiàn)錯誤一次，即錯誤指示燈變亮?xí)r，則斷開開關(guān)5，按下RST(J10)開關(guān)，讓錯誤指示燈熄滅。并且電路清零。再將J6接高電平，重新預(yù)置數(shù)。再將J6接低電平，操縱開關(guān)J5重新輸入要比較的密碼，接著比較。假如輸入三次都浮現(xiàn)錯誤，則報警指示燈變亮。按下RST開關(guān)，指示燈熄滅，電路清零。

3、系統(tǒng)運行狀況

（1）解鎖：

（2）密碼錯誤：

（3）報警：

四．總結(jié)與體味

經(jīng)過這次課程設(shè)計，我掌握了基本的數(shù)字電路的設(shè)計辦法，對電路中每個芯片的功能有了親軀體會，學(xué)會了用Multisim軟件舉行模擬實現(xiàn)，了解了數(shù)字電路的基本設(shè)計思路。兩人一組，既加強了我們的動手能力，又讓我們學(xué)會了團結(jié)一致，共同合作才干研究出最好的方案，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都也許導(dǎo)致導(dǎo)致整項工作的失敗。實習(xí)中惟獨一具人懂原理是遠遠別夠的，必須讓每個人都懂，否則一具人的錯誤，就有也許導(dǎo)致整個工作失敗。團結(jié)協(xié)作是我們實習(xí)成功的一項很重要的保證。我們將理論聯(lián)系實際，在交流中取得進步，從咨詢題中提高自個兒。

這次課程設(shè)計別僅鞏固了我的數(shù)電知識更讓我進一步體味到團隊合作的重要性。我要緊設(shè)計了密碼鎖的密碼比較、密碼報錯及兩個計數(shù)電路，隊友設(shè)計了密碼輸入和預(yù)置電路。從同意課題到設(shè)計到實施到調(diào)試都包含著我們的心血。經(jīng)過此次數(shù)字電路設(shè)計,我們初步的了解了電路設(shè)計的基本思路和設(shè)計辦法,更進一步的掌握了各種芯片的功能和特性以及