課程設(shè)計(jì)--密碼鎖

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書</p><p>　　題目： 密碼鎖 </p><p>　　學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 </p><p>　　年級(jí)專業(yè)：11級(jí)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化</p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p>

2、;<p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　教師職稱： </p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　院（系）：電氣工程學(xué)院

3、 基層教學(xué)單位：電子實(shí)驗(yàn)中心 </p><p>　　說(shuō)明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。</p><p><b>　　年 月 日 </b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 摘要4</b>

4、;</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)原理5</p><p>　　2.1 EDA簡(jiǎn)介5 </p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　第三章 模塊設(shè)計(jì)及波形仿真6</p><p>　　3.1鎖存器模塊6</p><p>　　3.1.1鎖存器模塊電路圖6</p&

5、gt;<p>　　3.1.2鎖存器模塊波形圖7</p><p>　　3.2設(shè)置密碼/開鎖模塊7</p><p>　　3.2.1設(shè)置密碼/開鎖模塊電路圖8</p><p>　　3.2.2設(shè)置密碼/開鎖模塊波形圖9</p><p>　　3.3蜂鳴器模塊9</p><p>　　3.3.1蜂鳴器簡(jiǎn)介9

6、</p><p>　　3.3.2蜂鳴器模塊電路圖10</p><p>　　3.3.23.3.3蜂鳴器模塊波形圖10</p><p>　　第四章 總電路圖及波形仿真11</p><p>　　4.1總電路圖分析11</p><p>　　4.2總電路圖仿真12</p><p>　　第五章 真

7、值表13</p><p>　　5.1十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160真值表13</p><p>　　5.2數(shù)據(jù)比較器7485真值表13</p><p>　　5.3總電路部分真值表14</p><p>　　第六章 管腳鎖定及硬件連接15</p><p>　　第七章 心得體會(huì)16 </p><p>

8、;<b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p>　　附：燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表</p><p><b>　　第一章 摘要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們的生活越來(lái)越好。而數(shù)字電路產(chǎn)品以其獨(dú)特的優(yōu)越性走進(jìn)我們的生活，為我們的生活帶來(lái)方便。，包括計(jì)算機(jī)、電子表、智能儀器表及其它很多領(lǐng)域中，它給我

9、們帶來(lái)的不僅是工作上的方便，而且也給我們的生活?yuàn)蕵?lè)添滋加彩。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們的生活越來(lái)越好。而數(shù)字電路產(chǎn)品以其獨(dú)特的優(yōu)越性走進(jìn)我們的生活，為我們的生活帶來(lái)方便。</p><p>　　數(shù)字電路主要是基于兩個(gè)信號(hào)（我們可以簡(jiǎn)單的說(shuō)是有電壓和無(wú)電壓），用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路我們稱之為數(shù)字電路，它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理等功能，數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。 </p&g

10、t;<p>　　在這次EDA課程設(shè)計(jì)中，我的題目是密碼鎖。報(bào)告從電路原理著手，首先介紹一下我的設(shè)計(jì)思路，其次詳細(xì)介紹其各個(gè)模塊以及工作原理，然后是用MAX+PLUSII設(shè)計(jì)的電路模塊，仿真結(jié)果及真值表。最后是此次設(shè)計(jì)的心得體會(huì)和參考書。</p><p><b>　　第二章 設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.1 EDA簡(jiǎn)介</p>

11、<p>　　EDA（Electronics Design Automation）技術(shù)是隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種高級(jí)、快速、有效的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具。它是為解決自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)而提出的，從70年代經(jīng)歷了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE），電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ESDA）3個(gè)階段。前兩個(gè)階段的EDA產(chǎn)品都只是個(gè)別或部分的解決了電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的工程問(wèn)題；第三代EDA工具根據(jù)工程設(shè)計(jì)中的瓶頸和矛盾

12、對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管理，并提出了并行設(shè)計(jì)環(huán)境概念，提供了獨(dú)立于工藝和廠家的系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)工具。EDA關(guān)鍵技術(shù)之一就是采用硬件描述語(yǔ)言對(duì)硬件電路進(jìn)行描述，且具有系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合能力。</p><p><b>　　2.2總體設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)名稱為密碼鎖，設(shè)計(jì)分為三部分:設(shè)置密碼模塊、開鎖模塊、蜂鳴器模塊。通過(guò)這三個(gè)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)密碼鎖的功能。&l

13、t;/p><p>　　設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能為：</p><p>　　1、手動(dòng)用12個(gè)撥碼開關(guān)設(shè)置三位密碼（0-9）。</p><p>　　2、輸入密碼開鎖，當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，指示燈亮，表示開鎖成功。</p><p>　　3、當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，蜂鳴器響三秒，表示開鎖失敗。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)的主要思路為

14、：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中首先用撥碼開關(guān)設(shè)計(jì)密碼，此時(shí)的密碼通過(guò)數(shù)碼管顯示，用總開關(guān)EN切換設(shè)置密碼和開鎖。當(dāng)打開總開關(guān)EN時(shí)，進(jìn)入設(shè)置密碼狀態(tài)；設(shè)置好密碼后關(guān)閉EN，進(jìn)入開鎖狀態(tài)，此時(shí)指示燈處于熄滅狀態(tài)。再輸入三位數(shù)字進(jìn)行開瑣，輸入完畢后打開撥碼開關(guān)ENTER，此時(shí)如果輸入的密碼正確則指示燈亮，表示開瑣成功；否則蜂鳴器發(fā)出響聲，并持續(xù)5秒鐘，表示開鎖失敗。之后關(guān)閉開關(guān)ENTER，重新輸

15、入密碼后并打開開關(guān)ENTER可再次驗(yàn)證。</p><p>　　第三章 模塊設(shè)計(jì)及波形仿真</p><p><b>　　3.1鎖存器模塊</b></p><p>　　在密碼鎖設(shè)計(jì)中，我采用十二個(gè)D觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的密碼的鎖存，當(dāng)使能端EN為高電平時(shí)輸入設(shè)計(jì)的密碼，設(shè)計(jì)好后將使能端EN置為低電平，此時(shí)密碼被保存在觸發(fā)器中用來(lái)跟再次輸入的密碼比較。

16、</p><p>　　3.1.1鎖存器模塊電路圖</p><p>　　在電路中我將四個(gè)觸發(fā)器封裝成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)對(duì)一位密碼（四位二進(jìn)制數(shù)）的鎖存，其電路及封裝圖如下：</p><p>　　圖3-1 鎖存器模塊電路圖</p><p>　　圖3-2 鎖存器模塊封裝圖</p><p>　　3.1.2鎖存器模塊波形圖</

17、p><p>　　當(dāng)EN端為高電平輸入數(shù)據(jù)，低電平時(shí)鎖存。如圖可得到數(shù)據(jù)的鎖存。</p><p>　　圖3-3 鎖存器波形仿真圖</p><p>　　3.2 設(shè)置密碼/開鎖模塊</p><p>　　對(duì)于設(shè)計(jì)密碼開鎖模塊，我首先用一個(gè)總開關(guān)EN來(lái)控制輸密碼和開鎖，當(dāng)總開關(guān)為高電平時(shí)，使鎖存器的使能端為高電平，開始設(shè)計(jì)密碼，且設(shè)計(jì)的密碼用數(shù)碼管顯示。設(shè)

18、計(jì)完成后將總開關(guān)為低電平，即設(shè)計(jì)好初始密碼。然后再用撥碼開關(guān)輸入密碼，將輸入的密碼與鎖存器中儲(chǔ)存的密碼比較，同時(shí)在數(shù)碼管上顯示。若比較的結(jié)果為相同，則比較器的AEBO端輸出高電平，否則該端輸出低電平。</p><p>　　3.2.1設(shè)置密碼/開鎖模塊電路圖</p><p>　　圖3-4設(shè)置密碼/開鎖模塊電路圖</p><p>　　為簡(jiǎn)化電路，我將上述模塊電路封裝如下

19、：</p><p>　　圖3-5設(shè)置密碼/開鎖模塊封裝圖</p><p>　　3.2.2設(shè)置密碼/開鎖模塊波形圖</p><p>　　圖3-6設(shè)置密碼/開鎖模塊波形圖</p><p>　　由以上波形圖可知，當(dāng)EN端為1時(shí)，輸入的三位密碼A,B,C分別為2,3,4，當(dāng)EN端為0時(shí)，開始開鎖，當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，如0，0，0或2,4,4，比較器的輸

20、出OUT為0，表示輸入的密碼與初始設(shè)定密碼不同。僅當(dāng)輸入密碼為2,3,4時(shí)，比較器的輸出OUT為1，表示輸入密碼與初始密碼相同，即開鎖成功；同時(shí)三位數(shù)碼管L0，L1，L2一直跟蹤顯示輸入的密碼。</p><p><b>　　3.3蜂鳴器模塊</b></p><p>　　3.3.1 蜂鳴器簡(jiǎn)介</p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響

21、器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型 。</p><p>　　本設(shè)計(jì)所使用的蜂鳴器模塊包含1個(gè)蜂鳴器BUZZER和一個(gè)跳線器JBUZZER。當(dāng)使用蜂鳴器時(shí)，此跳線器短接。同時(shí)獨(dú)立擴(kuò)展下載板CPLD/FPZA的JP2_CF的SPEAKER接高電平時(shí)，蜂鳴器工作。</p>

22、;<p>　　3.3.2 蜂鳴器模塊電路圖</p><p>　　圖3-8蜂鳴器模塊電路圖</p><p>　　3.3.3 蜂鳴器模塊波形圖</p><p>　　圖3-8蜂鳴器模塊波形圖</p><p>　　由上圖可知，當(dāng)使能端EN為高電平時(shí)或由設(shè)置密碼/開鎖模塊輸入的IN端為高電平時(shí)，蜂鳴器不工作；僅當(dāng)使能端EN置為0（開始比較

23、密碼狀態(tài)），且IN端輸入為低電平時(shí)，蜂鳴器工作，響五秒鐘后自動(dòng)停止。</p><p>　　第四章 總電路圖及波形仿真</p><p>　　4.1 總電路圖分析</p><p>　　圖4-1密碼鎖總電路圖</p><p>　　以上是我設(shè)計(jì)的密碼鎖的總電路圖，我將鎖存、加鎖、開鎖、蜂鳴器等復(fù)雜的電路封裝成一個(gè)模塊，使電路簡(jiǎn)單易讀，并分別對(duì)模塊進(jìn)行

24、獨(dú)立測(cè)試，提高了電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或需要用于其它設(shè)計(jì)中時(shí)，我僅需對(duì)模塊部分進(jìn)行修改，不僅省時(shí)省力，還避免了重復(fù)設(shè)計(jì)可能引入的差錯(cuò)。</p><p>　　此外，我還增設(shè)了一個(gè)確認(rèn)鍵“ENTER”。在開鎖狀態(tài)下，當(dāng)密碼輸入完畢后，打開ENTER開關(guān)，使該端口輸出高電平，此時(shí)指示燈或蜂鳴器才能正常工作。該開關(guān)的引入使題目的要求更易觀察和驗(yàn)證，同時(shí)使設(shè)計(jì)更加人性化。</p><p>　　4

25、.2 總電路圖仿真</p><p>　　圖4-2密碼鎖總波形圖</p><p>　　由以上波形圖可知，當(dāng)EN端為1時(shí)，輸入的三位密碼NUM0，NUM1，NUM2分別為5,5,5，此時(shí)指示燈LIGHT和蜂鳴器BEEP均為不工作；當(dāng)EN端為0時(shí)，進(jìn)入開鎖狀態(tài)，當(dāng)輸入的密碼為3,4,2并打開確認(rèn)鍵ENTER后，指示燈不亮，蜂鳴器發(fā)聲，并響在5秒后停止，表示密碼錯(cuò)誤；此時(shí)拉下ENTER鍵并重新輸入

26、密碼5,5,5，再次打開ENTER鍵后指示燈發(fā)亮，蜂鳴器不工作，表示開鎖成功，即輸入的密碼正確。與此同時(shí)，三位數(shù)碼管L0，L1，L2一直跟蹤實(shí)時(shí)顯示輸入的密碼。</p><p><b>　　第五章 真值表</b></p><p>　　5.1 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160真值表 </p><p>　　表5-1 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160真值表</p

27、><p>　　數(shù)據(jù)比較器7485真值表</p><p>　　由真值表可知，當(dāng)兩個(gè)輸入量A＜B時(shí)，ALBO端輸出高電平，AEBO和AGBO端輸出低電平；當(dāng)兩個(gè)輸入量A＞B時(shí)，AGBO端輸出高電平，AEBO和ALBO端輸出低電平；僅當(dāng)兩個(gè)數(shù)值相等A=B時(shí)，AEBO端才能輸出為高電平。因此我們可以利用AEBO端判斷兩個(gè)輸入量是否相等，即輸入的密碼正確時(shí)AEBO端輸出高電平，否則輸出低電平為。<

28、/p><p><b>　　總電路部分真值表</b></p><p>　　表5-3總電路部分真值表</p><p>　　此上表可知，當(dāng)ENTER鍵打開，且輸入的密碼與設(shè)定密碼相同時(shí)，指示燈亮，密碼不同時(shí)，蜂鳴器響；當(dāng)ENTER鍵關(guān)閉時(shí)，無(wú)論輸入的密碼與設(shè)定密碼是否相同，蜂鳴器與指示燈均布工作。</p><p>　　第六章 管腳

29、鎖定及硬件連接</p><p>　　試驗(yàn)箱上一共有7根線，將PIN68、PIN69、PIN70、PIN71、PIN73、PIN74分別與外接的六個(gè)撥碼開關(guān)相連。PIN173與1HZ脈沖相連。</p><p>　　在經(jīng)過(guò)前面幾個(gè)階段的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證后，密碼管的各個(gè)模塊已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，根據(jù)總體設(shè)計(jì)時(shí)的方案框圖，將各個(gè)子電路組合起來(lái)，并且為各個(gè)輸入和輸出選擇合適的管腳(如上所示)。將1Hz的時(shí)鐘信號(hào)加

30、到計(jì)時(shí)器clk信號(hào)上，開關(guān)EN控制使能端，開關(guān)ENTER為確認(rèn)鍵用于確認(rèn)密碼是否輸入完畢。</p><p>　　經(jīng)測(cè)試，電路可完美正常工作，可以設(shè)置密碼、開鎖，相關(guān)指示模塊亦能正常指示密碼輸入是否正確，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書所要求的全部工作；同時(shí)，新加入的ENTER鍵能完美決定輸入密碼過(guò)程的完成與否，即：僅當(dāng)確認(rèn)件ENTER按下后，才判斷輸入的密碼是否正確并作出相關(guān)指示。</p><p><b

31、>　　第七章 心得體會(huì)</b></p><p>　　在緊張與忙碌中，一周的EDA課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我對(duì)EDA產(chǎn)生了濃厚的興趣。特別是當(dāng)每一個(gè)子模塊編寫調(diào)試成功時(shí)，心里特別的開心。這次課設(shè)給了我一次自己編寫電路自己上箱實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)使我可以把理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。在編寫蜂鳴器模塊時(shí)，我遇到了很大的困難，一直被定時(shí)問(wèn)題所困擾，解決了這個(gè)問(wèn)題時(shí)，我特別的高興。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，是我充分意識(shí)到

32、自己在數(shù)字電子技術(shù)上的不足，對(duì)以前學(xué)習(xí)的知識(shí)有了深層次的理解。</p><p>　　在本次EDA課程設(shè)計(jì)的五天日子里，可以說(shuō)是苦多于甜，但是我學(xué)到很多很多的東西，不僅可以鞏固之前在課堂上所學(xué)到的知識(shí)，還鍛煉了我的動(dòng)手實(shí)踐能力，這些是我們?cè)谡n堂上學(xué)不到的。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)的密碼鎖比較成功，在設(shè)計(jì)中遇到了一些問(wèn)題，但通過(guò)查閱資料和老師的幫助，最終都得到了解決，不但完成了

33、題目要求的全部功能，還通過(guò)自己的思考新加了一個(gè)“確認(rèn)”功能，因此很有成就感，終于覺(jué)得平時(shí)所學(xué)的知識(shí)有了實(shí)用的價(jià)值，達(dá)到了理論與實(shí)際相結(jié)合的目的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1】常丹華. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 電子工業(yè)出版社，2011年</p><p>　　2】張強(qiáng). EDA課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，2013年<