数字电路课程设计

1、武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 吴培力 专业班级： 信息SY1201 指导教师： 刘可文 工作单位： 信息工程学院 题 目: 数字式电子锁的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成电路和必要的元器件等，也可以使用单片机系统构建数字密码电子锁。自行设计所需工作电源。电路组成原理框图如图1，数字密码锁的实际锁体一般由电磁线圈、锁栓、弹簧和锁柜构成。当线圈有电流时，产生磁力，吸动锁栓，即可开锁。反之则不开锁。 图1 数字式电子锁原理框图要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。2、技术要求：1）课

2、程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。2）其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。（报警动作为响1分钟，停10秒）4）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。安装调试设计电路。3、查阅至少5篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：1、 年 月 日，布置作课设具体实

3、施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、 年 月 日至 年 月 日，方案选择和电路设计。3、 年 月 日至 年 月 日，电路调试和设计说明书撰写。4、 年 月 日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要.3Abstract.41绪论.52设计内容和要求.62.1设计目的及主要任务.6 2.11设计的目的.6 2.12设计任务及主要技术主表.6 2.2设计思想.63具体电路设计.7 3.1开锁密码输入结构.8 3.2密码传输比较电路.8 3.3计数报警电路.10 3.4整体电路图.124模拟仿真.13 4.1开锁密码输入结构

4、仿真.13 4.2整体电路的模拟仿真.145心得体会.156参考文献.16摘要数字电子技术课程设计对所学的基础理论知识是一次实践检测的过程。本文的电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对门的电子控制，并且有各种附加电路保证电路能够安全工作，具有极高的安全系数。该系统主要由密码存储电路，比较电路，开锁输入，报警电路，锁体组成。密码存储电路与比较电路主要由开关和非门构成，开锁输入主要由74LS194移位寄存器构成，报警电路主要由74LS192和报警灯构成。AbstractThe curriculum design of the class Digital Electronic Circuit and L

5、ogic Design is an opportunity to put what you learn theoretically into the reality.In this passage ,the electronic lock ,which is made of digital electronic circuit ,is a high security system which can protect the electronic gate and additional circuit .This system includes circuits of password savi

6、ng , comparing , inputing and warning .The password saving and comparing circuits are made of electronic switches and N-Gate .The inputing circuit is made of the chip 74LS194 .The warning circuit is made of chip 74LS192 and the alarm.1、绪论随着科学技术的飞速发展，电子技术已广泛应用于国防、交通、科技及工农业生产等各个领域，它与人们的工作和生活息息相关。因此，只有

7、掌握电子技术的基本知识和实用技能，才能适应高速发展的信息时代。现代电子技术的快速发展,数据的采集与处理广泛地应用在自动化领域中。在生活或工业领域中 电子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。现代社会的电子科技的日新月异，这就要求我们独力思考，理论联系实际，并且发挥我们的创新意识，此次数电课程设计为我们提供了良好的实践平台，也为我们走向社会提供了良好的基础。我们通过此次设计能将学到的理论知识应用于实际，不仅能巩固书本上的知识，而且要求我们独立查阅资料，设计电路，焊接电路

8、板，培养我们独立思考的能力。我希望自己能够充分利用这次机会，更加深刻的了解课本上的知识，以及培养自己的动手操作能力。2、设计内容和要求2.1设计的目的及主要任务2.11设计的目的设计一个密码锁电路并具有报警功能2.12设计任务及主要技术指标1）课程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。2）其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁（报警动作为响1分钟，停10秒）。4）选择电路方案，完成对确定方案电路的

9、设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。安装调试设计电路。2.2设计思想由移位寄存器构成密码输入电路，有开关与非门构成密码比较与存储电路，四个74LS192计数器分别构成由输入三次错误，报警60秒停10秒连续三次的报警电路，灯泡亮表示报警，报警再加反馈回路实现对前面电路的控制。3、电路具体设计 3.1开锁密码输入结构 主要芯片：74LS194 移位寄存器引脚图 原理图 开锁电路原理图如图所示，当A闭合时，时钟信号接入，寄存器工作，通过U19键输入2进制密码。3.2密码传输比较电路 主要芯片：74LS04反相器、74LS20与非门引脚图 SN74LS20 功能表 S

10、N74LS04 SN74LS20 原理图 密码传输比较电路原理图如图所示，S1-S4为设定密码开关，若开关打向有反相器的一端，则设置该位密码为0；反之，开关打向无反相器的一端，则设置该位密码为1。通过寄存器输入的4位2进制密码进入到比较电路中，若密码正确，则将输入4个1到与非门中，与非门输出0；反之，若密码错误，与非门输入端至少有一个0，与非门输出1。3.3计数报警电路 主要芯片：74LS192计数器 引脚图 功能表 原理图 计数电路如图所示，UP端接脉冲信号，DOWN端接地，密码比较端输出接到74LS192计数器的LD端，若密码正确，触发锁体解锁，并且LD端为低电平，不计数；若密码错误，LD

11、端为高电平，计数器计数，输出端与门输出0，信号传输后清零密码输入端74LS194寄存器，即可再次输入密码。若连续3次密码错误，输入端与门输出1，触发报警电路。 报警电路如图所示，左边与右边2个计数器构成69秒减计数，用于实现报警动作响60秒停10秒。而中间的计数器构成三进制计数器，用于实现三次密码错误电路报警并自锁。当密码连续3次输入错误，计数电路部分与门输出1，启动69秒减计数器，同时报警电路工作，当时间减到9秒时，通过左边计数器输出关闭报警电路。3.4整体电路图4、模拟仿真 4.1开锁密码输入结构仿真 该波形为输出与非门波形，高电平代表输入密码错误，低电平代表输入密码正确。4.2整体电路的

12、模拟仿真通过EWB软件实现了整个电路的仿真，密码设置为0000，而输入密码为1111，连续三次密码输入不成功之后，系统报警，灯亮。5、心得体会通过这次的数电课程设计，我加深了对数字电路这门课程的理解，收获颇丰，实现真正把课堂上学习到的理论知识运用到实践上，但这和真正的设计有着很大的差别，须知以后的设计将会更复杂。在本次试验中，我加深了对mulsitim仿真软件以及EWB仿真软件的理解，既巩固了课堂上学到的知识，又掌握了集成电路芯片的应用，在此基础上学习了数字系统设计的基本方法与原理，学会了科学的分析实际问题，独立解决问题，同时也培养了我认真严谨的态度。 虽说本次实验难度很大，但我还是尽了我最大的的努力去完成，即使最后的结果并不是很完美，但是在做课设的过程中我们学到了很多，同时我们也认识到自身的不足，相信在以后的学习实践过程中我会更加努力，改正自身缺点，争取做一个为祖国事业贡献力量的人才。6、参考文献1 吴友宇. 数字电子技术基础. 北京：清华大学出版社, 2009 年05 月2 任潮，数字电子技术基础实验书3中国集成电路大全编写委员会.中国集成电路