数字电子课设论文.doc

电子锁及门铃电路课程设计论文摘要:本设计利用74LS194做移位寄存器，实现8位二进制码串行输入。利用74LS85做比较器，针对输入密码后的比较和报警。74LS161做数码管显示输入端的译码器.密码输入正确锁被打开，输入错误则报警。报警时间为15秒，停3秒，循环。密码锁可兼门铃使用，响10秒。关键词：移位寄存器，同步计数器，比较器1.设计目的 利用数字电路的理论和知识进行设计， 设计一个电子锁，密码为8位二进制代码，当开锁输入码与密码一致时，锁被打开，当开锁输入码与密码不一致时，则报警。22.设计要求（1）设计一个电子锁，其密码为8位二进制代码，开锁指令为串行输入码。（2）开锁输入码与密码一致时，锁被打开。（3）当开锁输入码与密码不一致时，则报警。报警时间持续15秒，停3秒后再重复出现。（4）报警器可以兼作门铃使用，门铃时间为10秒。（5）设置一个系统复位开关，所有的时间数据用数码管显示出来3.原理框图图1 原理框图3.1.各模块功能：原始密码部分：使用数码开关，可以实现重新设置密码的功能。串行输入模块：可以右行串行输入密码比较模块：将密码输入后，与原始密码进行比较。如一致则输出端接入灯端表示密码正确，锁被打开。若密码不正确则送入声响模块和计时模块中进行报警，比较模块中接入一个开关作为密码输入后的确认键声响模块扬声器：若比较模块送入信号，则声响确认送入扬声器中，开始报警。计时模块比较模块同时将信号送入计时模块，开始计时并将信号送入扫描电路中扫描电路，数码管：扫描电路接收信号，与计时器同步工作，连接数码管显示时间3.2.工作过程：首先设置一个原始密码，设置结束。将密码串行输入，若密码一致。则绿灯亮表示锁被打开。若密码输入有误，则发生报警，报警时间为15秒，停3秒后重复。数码管同步显示时间密码锁同时可以用作门铃，输入脉冲信号模块就进行报警，报警时间为10秒系统有复位开关，复位开关闭合则电路重置。输入均以单步脉冲进行输入4.元器件清单表1 元器件清单元器件名称使用数量174LS1942个274LS852个374LS1614个4触发开关2个5拨码开关1个6开关4个7电源（VCC）7个84输入数码管显示器3个9TTL反相器13个10TTL与门17个11TTL或门5个12接地6个13电阻3个14蜂鸣器1个15绿色指示灯1个16导线若干5.工作进程设计74194的级联问题，将拨码开关接入级联好后的74194中，用VCC供电。再接入脉冲信号。输出端接8个LED测试电路是否工作。放入一个8位输入的数码开关用来设置密码。7485比较器级联后，输入密码部分连入7485输入的A中4个引脚，数码开关连入B中4个引脚。输出接指示灯，输入密码进行测试。输入正确密码灯亮，错误密码不亮。检查引脚连接是否有误。检查后，电路可以正常运行。密码输入与比较部分工作结束。报警部分用74161译码器级联后，再接2个数码管。同时并连一个蜂鸣器，使数码管和蜂鸣器同时工作。将74161译码器的脉冲输入端接一个555定时器作为脉冲输入信号。输入密码进行验证。密码输入错误，指示灯不亮，蜂鸣器响，显示器开始计数。再用与门，或门连入电路中做循环程序。验证报警时循环。将密码锁部分全部检查引脚，工作过程。门铃部分用74161接数码管，输入端用脉冲开关，CLK端接555定时器。门铃部分检验数码管显示时间10秒钟。将门铃部分并连到密码锁的蜂鸣器上。电路图完成。6.各功能模块6.1.原始密码：.原始密码用一个8位数码开关设置。开关连接一个VCC提供电源。开关白色部分在下表示“0”，在上表示“1”。开关可以自行任意设置密码。6.2.串行输入密码图2 74LS194引脚图4位双向通用移位寄存器。A,B,C,D为并行输入端。QA，QB,QC,QD输出端。VCC接高电平，GND接地，CLR为清零端（低电平有效），S1,S0与右行输入SR，左行输入SL共同实现串行输入。本设计中接SR，S0接高电平，S1接低电平，实现密码右行穿行输入功能，将第一级74194的QD端接到第二级74194的SR端，实现8位存储功能。74194初始密码为0，输入数据便锁存。因此在输出端应加一个确认开关，当密码输入完毕后，闭合开关，数据送入比较器中表2 74LS194真值表图3 8位二进制串行输入图3实现8位二进制码串行输入，Z为脉冲开关，Space拨码开关，A为密码重置开关，若密码输入错误，可以将A断开再闭合重新输入6.3.7485比较器：4位幅值比较器. 数值比较器对两个位数相同的二进制整数进行数值比较并判定其大小关系。利用多片四位数值比较器的比较输入，iab，ia=b和iab，可以很方便地连接成更多位的数值比较器，只要将低位芯片的输出作为高位数值比较器的比较输入即可。图2是用两片7485实现8位数值比较逻辑功能的原理图。当高4位数值比较器输入相等a7a6a5a4=b7b6b5b4时，8位数值比较器的输出由低4位数值比较器输出决定。当高4位数值比较器输入不相等时，8位数值比较器的输出与低4位数值比较器输出无关。按图示级联方式，可以组成更多位数值比较器。 图4 74LS85比较器表3 位数值比较器真值表输 入输出A BFAB FAB FAB0 00 11 0 1 1 0 0 10 1 01 0 00 0 1下图为实现数码开关与输入密码后比较器的原理图。图中，J为密码输入确认开关，X1为绿色指示灯，亮表示密码正确开锁图5 密码比较电路6.4报警部分：74161的功能：74161是4位二进制同步加计数器。下图 (a)、(b)分别是它的逻 辑真值表和引脚图，其中RD是异步清零端，LD是预置数控制端,A、B、C、D是预置数据输入端,EP和ET是计数使能端，RCO =ETQAQBQCQD是进位输出端，它的设置为多片集成计数器的级联提供了方便。a. 异步清零 当RD=0时，不管其他输入端的状态如何（包括时钟信号CP ）,计数器输 出将被直接置零，称为异步清零。b. 同步并行预置数在RD=1的条件下，当LD=0、且有时钟脉冲CP 的上升沿作用时,A、B、C、D 输入端的数据将分别被QAQD所接收。由于这个置数操作要与CP 上升沿同步，且AD 的数据同时置入计数器，所以称为同步并行置数。c. 保持在RD=LD=1的条件下,当ETEP=0,即两个计数使能端中有0时,不管有无CP 脉冲作用，计数器都将保持原有状态不变(停止计数)。需要说明的是，当EP=0,ET=1时，进位输出RCO也保持不变；而当ET=0时，不管EP状态如何，进位输出RCO=0。d. 计数 当RD=LD=EP=ET=1时,74161处于计数状态表4 74LS161功能表清零预置使能时钟预置数据输入输 出RDLDEPETCPABCDQAQBQCQD0000010ABCDABCD110保 持110保 持1111计 数图6 集成计数器74161引脚图VccRCOQAQBQCQDETLD74LS74RDCPABCDEPGND1234567816151413121110974LS161七段数字显示器原理七段数字显示器就是将七个发光二极管（加小数点为八个）按一定的方式排列起来，七段a、b、c、d、e、f、g（小数点DP）各对应一个发光二极管，利用不同发光段的组合，显示不同的阿拉伯数字。按内部连接方式不同，七段数字显示器分为共阴极和共阳极两种。图4为显示部分电路图：图7 报警电路图其中，CLK脉冲输入端提供一个60HZ，电压为5V的脉冲方波。X为控制数码管显示开关。2片74161级联作为数码显示的15秒脉冲，再连入1片74161做3秒脉冲。再用与门，或门，非门连接入CLK做循环。3秒脉冲74161的QA端与第一级74161的QA端并联送入信号给蜂鸣器，使蜂鸣器与数码管同步工作蜂鸣器：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压来供电。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。6.5.门铃部分： 门铃部分原理与报警部分类似，M为脉冲开关，触发门铃图8 门铃电路图总电路图：图9 总电路图7.总结这就是本次课程设计的电子密码锁和门铃电路。在大量的多次的修改和调试的过程中，以上已是一个基本满足要求的设计电路。在规定的时间内，由于技术水平有限，此电路还不够尽善尽美。开关都是一一设置的，还不够人性化，下一次输入密码要先清零。因平时对Multisim10.0软件不够熟，在一些设置上还存在一些小问题。这些还需要一段时间的进一步改进。在两周的学习中，收获了很多。通过学习，将自己对课本上的知识应用于实际当中。是理论与实际相结合，加深了自己对数电知识更好的理解。学习的同时也锻炼了自己的动手和创新能力。学习了Myltisim10.0，并应用于仿真操作当中。对于学上来说理论与实际有相同的重要性。8.心得体会在本次课程设计中，使我充分了解了数字电子在实际中的应用，各元器件的工作原理及过程。让我认识到自己对实践环节知识的缺乏，锻炼了我的实践能力。所谓“态度决定一切”，于是偶然又必然地收获了诸多，概而言之，大约以下几点一、温故而知新。课程设计发端之始，思绪全无，举步维艰，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与实验手册，对知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。二、思路即出路。当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。顿悟，没有思路便无出路，原来思路即出路。三、学海无涯，学无止境。尽管课程设计是在期末才开始，我们的教材学习完毕，掌握许多知识，但是还有很多地方理解领悟不到位，逐步摸索。彻悟学海无涯只有苦来作舟，学无止境只有书来作伴。综上所述，课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道