电子技术课程设计电子密码锁

课程设计(综合实验)报告(2014--2015年度第二学期)名称：电子技术综合实验题目：电子密码锁院系：能与动力与机械工程学院班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：一周成绩：日期：2015年6月30日目录TOC\o"1-3"\h\u目录 1《电子技术综合实验》任务书 1一、目的与要求 11.目的 12.要求 1二、主要内容 1三、进度计划 2四、设计（实验）成果要求 2五、考核方式 2一、综合实验的目的与要求 31.综合实验的目的 32.综合实验的要求 33.电子密码锁的设计要求 3二、设计框图及电路系统概述（举例） 41.设计思路 42.系统框图 4三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算 51.密码预设电路 52.密码输入电路 73.密码比较电路 84.5S定时器电路 95.10S定时器电路 106.总电路 11四、调试过程 11五、综合实验总结 13六、参考文献 14附录 15PAGEPAGE2《电子技术综合实验》任务书一、目的与要求1.目的1.1课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.要求2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2.4学会电子电路的安装与调试技能，利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2.5学会撰写课程设计总结报告。2.6通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。2.7在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、主要内容共有6个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。移位寄存器型彩灯控制器智力竞赛抢答器电子拔河游戏机交通信号灯控制器电子密码锁数字电子钟三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1设计内容讲解、学习资料查找方法半天2发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天3查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天4电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试2天5验收、撰写实验报告1天四、设计（实验）成果要求1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。2.预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。3.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。五、考核方式综合以下指标评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。1.设计方案的正确性与合理性；2.实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；3.总结报告；4.答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。学生姓名：指导教师：2015年月日课程课程设计（综合实验）报告PAGEPAGE15综合实验的目的与要求1.综合实验的目的1.1课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.综合实验的要求2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2.4学会电子电路的安装与调试技能，利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2.5学会撰写课程设计总结报告。2.6通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。2.7在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。3.电子密码锁的设计要求3.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。3.2在锁的控制电路中储存一个可修改的4位二进制代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。3.3从第一个按钮触动之后的5秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续10秒的报警信号。二、设计框图及电路系统概述（举例）1.设计思路（1）该题的主要任务是产生一个开锁信号，而开锁信号的形成条件是输入代码和已设置的密码相同。实现这种功能的电路构思有多种。比如：用2片8位数据锁存器或2片4位寄存器，一片存入开锁的代码，另一片存入密码，通过比较的方法判断，若二者相等，则形成开锁信号。（2）在产生开锁信号后，要求输出声、光信号。其中音响的产生可以由开锁信号去触发一个音响电路。其中的光信号可以用开锁信号点亮LED指示灯。（3）用按钮开关的第一个动作信号触发一个5S的定时器，若在5S内未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续10秒的报警信号。2.系统框图图1电子密码锁系统框图各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算密码预设电路图2密预设电路设计方案及原理：密码预设电路由4片74LS151芯片，4个开关，1个电源，1个电阻，2个地组成。74LS151具有数据选择功能，利用此功能，分别将A、S、D、F与4片74LS151相连，而开关能够改变高低电平，拨动开关即可改变选择的输出量，从而可以使他们有数据选择功能，作为密码输入按键。密码输入电路图3密码输入电路设计方案及原理：密码输入电路由4片74LS151芯片，4个开关，1个电源，1个电阻，2个地组成。让Z、X、C、V分别与4片74LS151相连，开关一边接电源，另一边接地，因此拨动开关即能改变高低电平，从而能通过74LS121对数据做出选择。此外密码输入还外加了锁死部分，当密码输入错误5秒后自动锁死，这是通过配合5S定时器电路完成的，当5S定时器计数到5后，产生一个低电平，是开关两端都接了低电平，从而无法通过开关改变电平高低，就无法对数据做出选择。密码比较电路图4密码比较电路方案及原理：密码比较电路选择具有数据比较功能的74LS85芯片，让74LS85的八个输入引脚分别与预设密码和输入密码相连，比较两者是否一致，若一致则输出高电平，否则输出低电平。还加了一个有空格键控制的开关，该开关有重置电路的功能。74LS85功能表如下：5S定时器电路图55S定时器电路设计方案与原理：5S定时器用74LS161芯片，74LS161有计数功能，由于要实现的功能是计数到5S是就停止，所以通过计数到5S时的输出特征，以及密码是否输入正确这两个条件来判断，用与门连接此两条件，输出端连接74LS161的使能端，这样就能实现密码输错开始计时，而且计数到5S就停止的功能。此外，还使用了一个按键，该按键能够重置电路。74LS161功能表：10S定时器电路图610S定时器电路设计方案及原理：选择具有计数功能的74LS151芯片，使其计数到10S停止。通过计数到10S时输出特征以及5S定时时器是否计数完成这两个条件就能让该计数器再5S定时器计数到5后开始计数，并且计数到10秒就停止。同时接了一个开关，开关的一端与电源相接，一端与地相接，拨动开关就能改变高低电平，从而实现重置的功能。总电路图7总电路图方案及原理：密码预设和密码输入端分别接显示器和密码比较电路，比较后，密码比较器的输出端接一片具有电平翻转功能的74LS04芯片。74LS04前后接有绿色和红色的灯，用于表示密码是否输入正确。而后连接5S定时器和10S定时器。再10S定时器外端还接了蜂鸣器，能发出报警声音。总电路图实现了一下两个功能：第一在锁的控制电路中储存一个可修改的4位二进制代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。第二从第一个按钮触动之后的5秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续10秒的报警信号。调试过程调试过程中遇到了某些错误，在局部电路5S定时器里，显示器能正常计数，可是发现在总电路图中，5S定时器的计数是混乱的，于是重新检查电路，发现是定时器的输出端与显示器的输入端连线连错了。在考虑密码预设电路时，曾考虑过三种方案，刚开始设计的这两种方案调试的过程中都发现密码无法锁存，每次进入系统就要重新输入密码，这会使得的电子密码锁失去其功能，于是就想办法改进，得到了最后的方案。以下为设计过程中错误的两种方案：图8密码预设电路图9密码预设电路综合实验总结课程设计后，让我得到了很多收获。以前我都只是在学习书本上的理论知识，学完了之后也不知道自己是不是真的掌握了，这次的课程设计试一次很好的机会，它提供了一个平台，让我们能够将自己所学的知识在实践中得到检验，并且对理论知识有更加深刻的体验。在课程设计的过程中，锻炼了我的独立思考能力，自己通过