课程设计--数字密码锁.doc

课 程 设 计课程名称 数 字 电 子 技 术 课题名称 数字密码锁 课程设计任务书 设计内容与设计要求一 设计内容：1 设计数字密码锁电路。2 对电路仿真, 并制作数字密码锁电路。3 电路功能为：1） 设定的密码为4位，由“09”十个数字组成。2） 输入密码正确时，发出开锁信号；密码错误时，发出报警信号，报警时间为1分钟。3）输入密码后50秒，若无开锁信号，则电路进入自锁状态，并发出报警信号。4）用绿色发光二极管亮表示开锁，红色发光二极管亮（或扬声器发声）表示报警。4 功能扩展1）电路具有消抖功能;2）自选。二 设计要求：1 设计思路清晰，给出整体设计框图，提供总电路图；2 单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3 安装 、调试电路；4 写出设计报告； 主要设计条件1 提供调试用实验室；2 提供调试用实验箱和电路所需元件芯片； 说明书格式1 课程设计封面；2 任务书；3 说明书目录；4 设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；5 单元电路设计（各单元电路图）；6 安装、调试步骤；7 故障分析与电路改进；8 总结与体会；9 附录（元器件清单）；10 参考文献;11 课程设计成绩评分表（用16K纸打印） 进 度 安 排 第一周星期一:课题内容介绍和查找资料； 星期二:总体电路设计和分电路设计； 星期三:电路仿真,修改方案星期四 :确定设计方案，拟订调试方案,画出调试电路图,安装电路； 星期五:安装、调试电路；第二周星期一二：安装、调试电路； 星期三：验收电路星期四五:,写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午:带调试电路板及设计报告书进行答辩； 整理实验室及其他事情 参 考 文 献1、电子线路设计、实验、测试（第二版） 华中理工大学出版社-谢自美 主编2、新型集成电路的应用-电子技术基础课程设计 华中理工大学出版社 梁宗善 主编3、电子技术基础实验 高等教育出版社-陈大钦 主编4、电子技术课程设计指导高教出版社-彭介华 主编 目录1、 设计要求与密码锁原理22、 总体设计思想与设计框图23、 基础单元电路5 1.1 密码的设置与比较电路.5 1.2 1分钟报警电路.10 1.3 50秒自锁电路.11 1.4 消抖电路.124、 安装与调试电路.135、 故障分析与电路的改进.136、 总结与体会.147、 附录.16 1.1 元器件清单 1.2 参考文献与资料一、设计要求与密码锁原理 用户从09四个数字中输入四个数字作为密码锁的密码，随后输入四个数字与密码锁的密码进行比较，若四个数字与密码比较均相同，则电路的绿色指示灯亮发出开锁信号。若比较错误，则电路发出报警信号，红色指示灯亮持续报警1分钟。用户从输入密码开始，50秒内若无开锁信号，电路进行自锁，禁止输入密码，红色指示灯亮发出报警信号。2、 总体设计思想与设计框图 密码的输入由2个74LS148编码器级联成一个16线-4线优先编码器，取其中的10个输入端作为09数字的输入。随后用一个74LS161接成一个四进制计数器用来记录输入数据的个数，同时将计数器的输出端与2114储存器的地址端相连用来2114储存器来储存用户设定的四个密码。随后当用户输入四个数时，直接送往74LS85比较器的一端，同时储存器将储存的密码分别送往74LS85比较器的另一端，进行数据的比较，若比较正确一次计数器计数一次，当四位密码均正确，计数器显示为4，此时绿色指示灯亮，电路发出开锁信号。若密码比较错误，红色指示灯亮，发出报警信号，红色指示灯由2个74LS160级联成的60秒计时器控制。用户从输入密码开始，由2个74LS160级联成50秒计时器开始计时，若无开锁信号则电路进行自锁，红色指示灯亮起。 设计框图 报警电路 60秒计时电路 50秒自锁电路 密码错误 计数电路 开锁信号 密码比较电路 编码电路 拨码开关密码正确4次计数电路 密码储存电路产生地址总电路图20三、基础单元电路 1.1 密码的设置与比较电路 密码的输入： 密码的输入与密码的设置均有此电路，09十个数由两个74LS148级联成的16线-4线优先编码器的十个输入端输入，剩下的六个输入端接高电平。09十个数经优先编码器4个输出端输出00001001 密码的储存： 由16线-4线优先编码器送入的09中的数据，一方面经I/O数据线送入HM6116同时经74LS161计数器的输出端产生不同的地址与HM6116的地址线相接。从而使设定的密码得以储存。 HM6116有11条地址线（A0A10）、8条数据线（I/O1I/O8）、1条电源线、1条接地线GND和3条控制线片选信号CE、写允许信号WE和输出允许信号OE（3条控制线低电平有效）。这3个控制信号的组合控制HM6116芯片的工作方式，如下表：CEOEWE方式I/O引脚HXX待用（未选中）高阻LLH读出DoutLXL写入Din HM6116 74LS161为16进制计数器，它的输出端接HM6116储存器的地址线，产生地址送往HM6116 75LS161功能表清零使能置数时钟 数据 输出CRP TLDCPP3 P2 P1 P0Q3 Q2 Q1 QO0 0 0 0 01 0 3 2 1 03 2 1 011 1 1 计数10 1 保持1 0 1 保持 密码的比较： 当用户从16线-4线优先编码器输入密码，一方面输入的数据会送往74LS85比较器的一端，同时，经16线-4线编码器输入密码的同时，会产生脉冲从而使74LS161开始计数，74LS161的输出端与HM6116的地址端相连，使HM6116储存器依次读出储存的四位密码送往74LS85比较器的另一端，从而用户输入的密码与最初设定的密码进行比较，比较正确依次，74LS161计数一次，当四位密码都比较正确，74LLS161计数四次，绿色指示灯亮，电路发出开锁信号。若比较错误，红色指示灯亮，发出报警信号。 1.2 1分钟报警电路 一分钟报警电路由2片74LS160计数器级联成一个61进制计数器和一个三态门来控制，当红色指示灯亮起，经由一个锁存器，将信号锁存，从而计数器开始计时，右侧红色指示灯亮，当计数到60时，经与非门右侧指示灯熄灭，经三态门呈现高阻态，隔断信号发生器产生的信号脉冲，从而使计时器停止计时。 1.3 50秒自锁电路 当用户输入密码的同时，由2片74LS160组成的50秒计数器开始计时，当计时到50秒时，经与非门和非门，右侧的红色指示灯变亮，电路发出报警信号。于此同时，产生的高电平经或门与低电平相或从而控制16线-4线编码器的EI端达到自锁的目的。1.4 消抖电路利用SR锁存器可以起到消去由于开关反弹造成电路不稳定产生的抖动问题。 S R Q Q*110011110101011110001010 真值表 【注Q*为Q的下一个状态】 四 、安装与调试电路 在设计好电路，且电路仿真成功后就可以开始进行电路的安装过程了。安装前我们需要统计出此电路所需的芯片种类和数量，同时，我们应用芯片测试仪测量每个芯片的好坏，在实验台上我们还需合理安排芯片的布局，方便我们的接线和检查电路，于此同时达到美观的要求。我们在接线过程中，我们应将总电路分成几个基本分电路进行分步调试，方便我们的调试。在调试过程中若有部分电路不能达到预定要求，我们要对不能正确工作的模块进行检查，检查接触是否良好，有没有短路，有没有少接或多接了线。如果上述步骤没用，则对该模块的上级模块进行检查。直到检查出问题并解决出现的问题为止。接通电源，然后按照自己任务书上说的进行调试，如果全部和任务书上相同，那么说明安装和调试的没有错误，如果不一样要进行排障，排障是要分模块进行，确保每一个分模块是正确的，这样才能确保整个模块是好的。在安装和调试过程中一定要认真仔细，要戒骄戒躁，对于出现的问题我们应将实践和理论紧密联系起来，多思考多动手，来提高自己解决问题的能力。五 故障分析与电路的改进在安装调试过程中我们出现了并解决了一下诸多的问题：（1） 计时器无法正常工作和计数与要求不相符。 芯片的电源线和底线忘记连接，芯片的清零端接错了，同时实验台内部接触不良。其中，在60秒计时器调试过程中，发现不能正常工作，经检查，发现此电路连接中的一根导线是一根断线。（2）HM6116储存器可以写进数据，但无法正常读出储存的数据。 发现是由于地址和数据同步进入到储存器无法正常储存，后来，我们将自动给储存器地址改为手动在给数据之前给地址，发现此问题得以解决。（3） 在16线-4线优先编码器正常工作时，74LS161计数器计数不稳定无法正常工作。 经老师的指导，知道拨码开关在拨动过程中会发生抖动现象，于是进过查找资料，我们利用SR锁存器设计了一个消抖电路，最后果然解决了这个问题。 六、总结与体会 在这次的数电课程设计中，感觉自己收获匪浅。我真正明白了“理论联系实践”的重要性，书本知识固然重要，但更重要的是要将知识与实践相结合起来，我们学习知识的最终目的是为了更好的解决生活实际中的问题与困难。尤其是消抖电路的设计让我深深地感受到了理论与实践还是有区别的。在遇到不懂得问题时，我们不能逃避，不能说这个问题所涉及到的知识点我们还没学，就不做。真正地自主学习应该是遇到难题，首先要相信自己这个问题在自己的努力下，一定可以解决。然后，充分的去查找资料和询问老师和同学。我们在做任何事时一定要认真仔细，要戒骄戒躁。另一方面，我知道了做事情时独立自主的重要性，很多时候，别人的想法或思路我们可以去借鉴，吸收好的部分，但我们自己的想法绝对不能被他们的想法所局限，很多时候，大胆的去想，大胆的去做，往往会有意想不到的收获。最后还要谢谢老师在实习期间对我们的孜孜不倦地教导，老师踏实严谨，认真负责的教学态度给了同学们很大的鼓舞，对于在设计电路和组装调试电路中同学们所遇到的问题老师起到了很好的点拨作用，在此非常感谢李老师！同时，在整个过程中同学们互帮互助，面对问题大家各抒己见，充分发挥了每位同学的聪明才智，很好的诠释了团结合作的精神风貌，感谢有你们！七、附录元器件清单元器件数量74LS148274LS161274LS160474LS851HM6116174LS48674LS00174LS04274LS08174LS10174LS32174LS1252发光二极管（绿）1发光二极管（红）2数码显示管6导线若干参考第文献数字电子技术第五版 高等教育出版社-阎石 主编电子技术课程设计