八位二进制密码锁设计.doc

长沙学院电子与通信工程系数电课程设计长 沙 学 院课程设计说明书题目 八位二进制密码锁的设计 系(部) 电子与通信工程系 专业(班级) 光电信息工程02班 姓名 * 学号 * 指导教师 * 起止日期 2012.6.11 至2012.6.15 数字电子技术课程设计任务书(18)系（部）：电子与通信工程系 专业：光电信息工程专业 指导教师：课题名称二进制密码锁的设计设计内容及要求（1）课题内容：设计一个8位并行二进制密码锁，密码内容可通过开关进行设置。 设置8位输入按键，当不进行任何按键时，数码管显示“0”；当按键值与预置的密码完全符合时，数码管显示“R”，开锁状态LED灯亮；当按键值与预置密码不符合时，数码管显示“E”，开锁状态LED灯灭。系统可设置一个使能输入端，当使能端为高电平时，密码锁能正常工作，反之，密码锁按键无效，数码管灭, 开锁状态LED灯灭。（2）主要任务：完成该系统的硬件设计，调试好后并能通过仿真，最后就课程设计本身提交一篇课程设计说明书。设计工作量1、系统整体设计；2、系统设计及仿真3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。进度安排起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注第1天课题介绍，答疑，收集材料，设计方案论证第2天系统设计第3天系统设计及仿真第4天画原理图和PCB的制作第5天系统验收，编写设计说明书教研室意见年 月 日系（部）主管领导意见年 月 日长沙学院课程设计鉴定表姓名学号专业光电信息工程专业班级设计题目8为二进制密码锁的制作指导教师指导教师意见：评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期： 系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；目 录摘要31.二进制密码锁设计原理、总体结构框图41.1设计的思路与原理41.2 设计的总体结构框图52.二进制密码锁电路的设计与调试52.1密码锁总电路图的设计52.2电路的分析72.3电路整体效果图仿真与调试82.4 Protel与PCB电路图103.设计时注意事项与元器件清单113.1注意事项113.2.Multisim仿真元器件清单124. 总结体会12参考文献13摘要这一学期刚学习了数电课程，为进一步掌握数电的基本理论及实验调试技术，因此，我们进行了这次课程设计，我选择的课题是二进制密码锁的设计。首先采用逻辑门电路设计密码锁，改密码锁具有密码预置功能，保密性强，如果密码错误，系统中的数码管就会显示“E”，并且LED指示灯会熄灭。如今，随着人们的生活水平不断提高，对于防盗技术也越来越先进了，因此，我的这个课题也是非常贴近生活，其实我们生活中的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。本次课程设计设计一个8位并行二进制密码锁，密码内容可通过开关进行设置 并且设置8位输入按键，当不进行任何按键时，数码管显示“0”；当按键值与预置的密码完全符合时，数码管显示“R”，开锁状态LED灯亮；当按键值与预置密码不符合时，数码管显示“E”，开锁状态LED灯灭。因此，在实行时我采用了一个74HC573的锁存器和异或集成芯片进行输出的比较。同时系统可设置一个使能输入端，当使能端为高电平时，密码锁能正常工作，反之，密码锁按键无效，数码管灭, 开锁状态LED灯灭。利用仿真软件Multisim画出电路图进行仿真，最后分析出现误差的原因以及影响因素。关键字：二进制密码锁，与门集成芯片，非门集成芯片、或门集成芯片、数码管，74HC573锁存器；1.二进制密码锁设计原理、总体结构框图1.1设计的思路与原理打开一把密码锁的关键在于正确的密码输入，本设计提供8个双掷开关作为密码的输入开关，另外由于设计的要求能改编预置密码，所以在原理电路中增加了8个修改密码的双掷开关用来实现修改预置密码，其中，密码的锁存用74HC573。首先，设计的电路必须能先将预知的密码设置好，然后，输入正确的密码，如果密码与预置的密码一致，这电路中的数码管就会显示“R”，且LDE发光，反之，数码管显示“E”LED熄灭。同时电路中还应该有个使能开关，当使能开关打到低电平时，数码管和LED都会熄灭，当达到高电平是电路能正常工作。数码管显示“R”“E”由于与门、非门和单向导通的二极管实现。然后，用一个开关控制与门的公共端显示“0”，与密码错误。1.2 设计的总体结构框图异或门和与非门电路的判断输入开关电路密码密码修改电路74HC573锁存密码LED指示灯发光 判断密码 正确数码管显示“R”单向导通的二极管与门和非门的判断 输出高电平 密码正确 2. 二进制密码锁电路的设计调试2.1密码锁总电路图的设计（1） .芯片介绍74HC573译码器芯片 74HC573的引脚图74HC573集成锁存器74HC573可以进行密码的锁存74HC573还有使能端可以进行控制（2） .二进制密码锁设计总电路图： 图1总电路图2.2电路的分析（1）.密码设置与修改首先，根据任务书的要求，设计一个8位并行二进制密码锁，密码内容可通过下图左边的开关进行设置，由上述总电路图左边的8个开关是输入密码开关，右边的8个开关是预置密码开关，再由与非门控制密码的正确与否输出高低电平。当输入密码与预置密码一致，通过与非门的判断输出高电平所以LED指示灯发光。(2).数码管的正确显示设计要求是设置8位输入按键，当不进行任何按键时，数码管显示“0”；当按键值与预置的密码完全符合时，数码管显示“R”，开锁状态LED灯亮；当按键值与预置密码不符合时，数码管显示“E”，开锁状态LED灯灭，由SW12控制一个与门的公共端，当开关向下打时，与门的输出由另外两个输入端决定，再由二极管的单向导通性可知，当密码正确时，就可以达到数码管a b c d e f g 7个发光二极管的亮与灭。由设计思路可知各个单向导通的二极管的作用。例如：当密码输入正确，如图所示如图密码正确数码管显示“R”，LED发光，则U6A输出的是低电平，U6B输出的是高电平，则数码管的a b c e f g 六个发光二极管发光，其中SW12可以控制0与A或者E的切换，所以数码管显示“R”。(3).使能开关的控制系统可设置一个使能输入端，当使能端为高电平时，密码锁能正常工作，反之，密码锁按键无效，数码管灭, 开锁状态LED灯灭。其中开关SW10就是使能开关。2.3电路整体效果图仿真与调试不进行任何按键时数码管显示“0”，LED指示灯熄灭，其中SW12打在上面输入密码正确时数码管显示“R”，LED指示灯发光，其中SW12打在下面输入密码错误时数码管显示“E”，LED指示灯熄灭，其中SW12打在下面2.4 Protel与PCB电路图1. protel电路图利用protel软件，根据multisim仿真电路图绘制出protel电路图，此电路图与原电路图一致2.PCB电路板绘制出protel电路图，再在protel软件中生成PCB电路板。3.设计时注意事项与元器件清单3.1注意事项（1） 在设计电路时，首先要能清楚自己课题任务书的内容与原理，不能盲目的查找资料。（2） 与门和非门的使用和二极管的合理使用是数码管显示的核心，在multisim中设计电路 时连接电路一定要认真仔细，防止将芯片的引脚接错。（3） 在电路仿真时对于实验结果应该认真分析与思考，使电路结果达到做好效果，对于多次出现错误的结果要冷静沉着应对。3.2.Multisim仿真元器件清单器件数量74HC573174HC86174HC04174HC08174HC40781单刀双掷开关81K欧电阻1200欧电阻2数码管1LED发光二极管14. 总结体会一周的课程设计结束了，我的任务是设计一个八位密码的二进制密码锁，在设计的过程中在密码锁部分遇到了一些困难，刚开始我以为仅用与非门就可以设计密码锁这部分，后来问老师后才知道仅用与非门根本不能改密码，密码早已是一个确定的值，最后是参考了同组同学的电路，听他的讲解懂了后才把密码锁部分弄出来。在数字显示部分遇到了许多困难，我试用了很多的方法都没弄出来，与非门、与门、或非门都用了也没做出来，仅把显示E、R的部分弄出来了，0的显示怎么也不会了，后来向求助老师，跟同组同学讨论后，借鉴了同组同学的设计思路才把显示部分做出来。虽然这次课程设计只有一周，但是我的收获却很多，已经知道了一点设计电路时的基本思路跟方法，还有一些芯片的运用，加深了课本中所学到的知识，实现了理论与实际相结合。设计过程中我查阅了许多课外资料，拓展课外知识，有自己独立思考设计电路，虽然做错了