数字电路课程设计报告_数字密码锁

1《数字电路》课程设计报告题目：数字密码锁班级：12级通信本科一班学号：姓名：同组人员：指导教师：2014年12月17日2目录1.课程设计目的..............................................................................................................................12.课程设计题目描述和要求..........................................................................................................13.课程设计报告内容......................................................................................................................13.1设计思路............................................................................................................................13.2设计过程............................................................................................................................23.2.1密码输入及验证电路的工作原理.....................................................................23.2.2密码修改及输出锁定.........................................................................................43.2.3计时模块.............................................................................................................43.2.4逻辑组合模块.....................................................................................................53.3电路参数的选择及计算....................................................................................................54.电路软件仿真..............................................................................................................................74.1开锁的仿真.....................................................................................................................74.2报警的仿真.....................................................................................................................75.电路的安装与调试......................................................................................................................85.1焊接电路.........................................................................................................................8（1）先规划元件布局，固定器件；.....................................................................................8反面...........................................................................................................................................95.2总电路的调试...............................................................................................................105.3调试中遇到的问题及分析与总结...............................................................................106.总结............................................................................................................................................107.指导教师意见............................................................................................................................11参考书目........................................................................................................................................11附录................................................................................................................................................111数字密码锁1.课程设计目的通过课程设计掌握数字电路的一般设计方法，掌握常规模拟IC器件的应用，培养综合应用所学知识来指导实践的能力。进一步掌握数字电子技术的基本理论及实验调试技术，为接下来学习更多的专业知识奠定扎实的基础。数字密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。其特点如下：（1）保密性好，编码量多。随机开锁成功率几乎为零。（2）密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗。（3）误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。（4）无活动零件，不会磨损，寿命长。（5）使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。2.课程设计题目描述和要求（1）设计一个数字密码锁,有其预先设定好的密码，该密码可以修改。（2）输入密码按确定键后，若密码正确则锁打开；若密码不正确则电路发出报警信号。（3）任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。（4）打开的持续时间为Tx，警报持续时间也为Tx，即按下确定键到松开后10秒，按住确定键不放的话一直打开或者报警。3.课程设计报告内容3.1设计思路设计选用各种集成芯片作为本设计的核心元件，采用逻辑开关及译码器组成密码输入部分。D触发器与密码输入部分不同的接线方式可修改密码。555定时器构成单稳态触发器产生触发信号触发开锁或者报警。2图3.1数字电子密码锁的设计原理框图3.2设计过程3.2.1密码输入及验证电路的工作原理此模块主要是用输入键盘和74LS138实现，输入键盘为六个逻辑开关;74LS138为3线-8线译码器,它的真值表如表3.2.1表3.2.174LS138真值表输入输出G1G2A+G2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70XXXX11111111X1XXX1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110密码验证模块计时模块开锁信号报警信号密码输入确定输入逻辑组合模块修改密码锁住输入3由表3.2.1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把G1~G2A~G2BCBA作为密码输入端，与输入键盘相连,共有26=64种输入情况。Y0—Y7只需要选择其中一端作为密码验证信号输出就行了。有8个选择，也就是修改密码时，只有8个不同的固定密码可以选。电路连接图如图3.2.2。密码和密码选择端对应表如表3.2.3图3.2.2密码输入表3.2.3密码和密码选择端对应表密码设定端的连接密码Y0100000Y1100001Y2100010Y3100011Y4100100Y5100101Y6100110Y710011143.2.2密码修改及输出锁定此模块用的是九逻辑开关，D触发器74LS175。其电路连接如图3.2.4。图3.2.4密码修改及输出锁定电路该模块是预先选择密码，即译码器的8个输出端口分别连接到逻辑开关8个接口上面，这样就可以实现选择密码的功能，但是密码只有固定的8种。然后D触发器再把密码验证模块送来的验证结果存住。在按下确定键时，单稳态触发器送过来的上升沿使触发器做出反应。3.2.3计时模块此模块选用555电路单稳态的一种变形。如图3.2.5，555定时器组成的单稳态触发器。图3.2.5555定时器组成的单稳态触发器当按钮按下时C2储存的电荷通过S10泄放，2脚TRI受低电平触发，555置位，35脚输出高电平(Tx≈1.1R1C2)。松开按钮后，定时即开始，此时电源通过电阻R1向C2充电，使C2两端电平不断升高，当升至2/3Vcc时，时基电路复位，定时结束，3脚输出低电平。3.2.4逻辑组合模块此模块的两个输入端是接锁定模块的输出端A和计时模块的输出端B。两个输出端分别接开锁指示灯S和报警指示灯J。它们的真值表如表3.2.6逻辑组合模块的真值表。表3.2.6逻辑组合模块的真值表ABSJ0011010110111110选用74LS00.实现该模块的逻辑功能A的非直接用74LS175的3引脚输出。其连接图如图3.2.7开锁指示灯S和报警指示灯J逻辑电路图。图3.2.7开锁指示灯S和报警指示灯J逻辑电路图3.3电路参数的选择及计算电路所用的集成芯片有3线-8线译码器（74LS138），同步D触发器（74LS175），555计时器（LM555CM），2输入与非门（74LS00）。下面各图为其引脚图。6图3.3.174LS138引脚图图3.3.274LS175引脚图图3.3.3LM555CM引脚图74.电路软件仿真4.1开锁的仿真预先将译码器的Y0接口和D触发器的D接口连接，即选择密码为000000。输入密码000000后，按下确认键，便可以看