數(shù)電課程設(shè)計(jì)---八位二進(jìn)制密碼鎖

1、<p><b>　　數(shù)電課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　2010級(jí)通信工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（課題九）</p><p>　　系（部）： 電子與通信工程系 專業(yè)： 通信工程</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&

2、gt;<b>　　摘 要- 4 -</b></p><p>　　1、二進(jìn)制密碼鎖電路的設(shè)計(jì)方案- 5 -</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求- 5 -</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)思路與原理- 6 -</p><p>　　1.2.1設(shè)計(jì)思路- 6 -</p><p>　　1.2

3、.2電路工作原理- 6 -</p><p>　　1.3.1 74HC85芯片- 7 -</p><p>　　1.3.2數(shù)碼管- 10 -</p><p>　　1.4 Multisim仿真元器件的選用- 11 -</p><p>　　表1.1 元器件選用列表：- 11 -</p><p>　　2、二進(jìn)制密碼鎖電

4、路的設(shè)計(jì)與調(diào)試- 11 -</p><p>　　2.1電路Multisim整體仿真結(jié)果與調(diào)試- 11 -</p><p>　　2.1.1斷電狀態(tài)仿真- 11 -</p><p>　　2.1.2初始態(tài)仿真- 12 -</p><p>　　2.1.3密碼錯(cuò)誤狀態(tài)仿真- 12 -</p><p>　　2.1.4密碼

5、正確狀態(tài)仿真- 13 -</p><p>　　2.1.5修改密碼仿真- 13 -</p><p>　　3、 Protel原理圖的繪制- 14 -</p><p>　　4、總結(jié)與體會(huì)- 15 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 17 -</p><p><b>　　二進(jìn)制密碼鎖的設(shè)計(jì)</b>

6、;</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于構(gòu)造簡單，安全性能較差。數(shù)字密碼鎖由于其保密性高，便于操作，性能安全可靠，因此，廣泛應(yīng)用于家庭和各種辦公場(chǎng)所。本設(shè)計(jì)用數(shù)字電路及相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)的八位二進(jìn)制數(shù)字密碼鎖，通過multisim10.0仿真，采用兩塊74HC85芯片級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)八位二進(jìn)制密碼比較功能，并用了LED發(fā)光二極管和米字型數(shù)

7、碼管雙顯示來表示系統(tǒng)不同的狀態(tài)。本方案優(yōu)點(diǎn)在于通過對(duì)元器件的選擇，實(shí)現(xiàn)了簡單的電路結(jié)構(gòu)，便捷的操作，良好的安全性，以及人性化的顯示方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：二進(jìn)制密碼鎖；74HC85芯片；組合電路設(shè)計(jì)；數(shù)碼管；數(shù)值比較器。 </p><p>　　1、二進(jìn)制密碼鎖電路的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p&g

8、t;　　設(shè)計(jì)一個(gè)8位并行二進(jìn)制密碼鎖，密碼內(nèi)容可通過開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　設(shè)置8位輸入按鍵，當(dāng)不進(jìn)行任何按鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示“0”；當(dāng)按鍵值與預(yù)置的密碼完全符 合時(shí)，數(shù)碼管顯示“R”，開鎖狀態(tài)LED燈亮；當(dāng)按鍵值與預(yù)置密碼不符合時(shí)，數(shù)碼管顯示“E”， 開鎖狀態(tài)LED燈滅。</p><p>　　系統(tǒng)可設(shè)置一個(gè)使能輸入端，當(dāng)使能端為高電平時(shí)，密碼鎖能正常工作，反之，密碼鎖按

9、鍵 無效，數(shù)碼管滅, 開鎖狀態(tài)LED燈滅。</p><p>　　主要任務(wù)：完成該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試好后并能通過仿真，最后就課程設(shè)計(jì)本身提交一篇 課程設(shè)計(jì)說明書。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)思路與原理</p><p><b>　　1.2.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　圖1.1 系統(tǒng)邏輯構(gòu)圖<

10、/p><p>　　1.2.2電路工作原理</p><p>　　圖1.2 系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　J4為使能開關(guān)，當(dāng)它斷開時(shí)，電路處于斷電狀態(tài)，數(shù)碼管無顯示，二極管不發(fā)光。合上J4，數(shù)碼管顯示0，表示系統(tǒng)已通電，合上J1，系統(tǒng)開始進(jìn)入工作狀態(tài)，J2為密碼輸入，J3為密碼設(shè)定，通過數(shù)值比較器判斷，當(dāng)輸入密碼于設(shè)定的密碼相同時(shí)，LED發(fā)光二極管發(fā)光，數(shù)碼管顯示“

11、R”；當(dāng)輸入密碼于設(shè)定的密碼不相同時(shí)，LED發(fā)光二極管不發(fā)光，數(shù)碼管顯示“E”。</p><p><b>　　細(xì)節(jié)說明：</b></p><p>　　J2，J3選擇這種八位開關(guān)目的為體積小且易于操控；U8，U9是為了恢復(fù)電壓，防止因壓降導(dǎo)致高低電平判斷失誤；數(shù)碼管為了顯示“R”特意選用米字型數(shù)碼管；數(shù)碼管的狀態(tài)顯示由開關(guān)J4和J1以及二極管正向端的高低電平三者決定，所

12、以以這三者為輸入信號(hào)，每一段數(shù)碼管為輸出信號(hào)，通過組合電路的設(shè)計(jì)方法計(jì)算并組合出與非門的組合形式。</p><p>　　1.3單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>　　1.3.1 74HC85芯片</p><p>　　圖1.374HC85芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　其管腳圖和真值表如下：</p><p>　

13、　圖1.4 74HC85管腳圖</p><p>　　其中10、12、13、15(或1、9、11、14)腳是輸入端，2、3、4（或5、6、7）腳為輸出端。8腳為地，16腳為電源。</p><p>　　圖1.5 74HC85的真值表</p><p><b>　　數(shù)值比較器的原理:</b></p><p>　　在數(shù)字系統(tǒng)中

14、, 常常要比較兩個(gè)數(shù)的大小。數(shù)值比較器就是對(duì)兩數(shù)A、B進(jìn)行比較，以判斷其大小的邏輯電路。比較結(jié)果有A>B、A<B、A=B三種情況。</p><p>　　集成數(shù)值比較器74HC85是四位數(shù)值比較器，這里我用串聯(lián)方式，用兩片74HC85組成8位數(shù)值比較器。見下圖。</p><p>　　圖1.6 8位數(shù)值比較器</p><p><b>　　對(duì)每

15、一塊芯片有：</b></p><p>　　當(dāng)8位密碼都相同時(shí)，芯片2的6腳輸出高電平。</p><p><b>　　1.3.2數(shù)碼管</b></p><p>　　圖1.7 14段數(shù)碼管</p><p>　　1.4 Multisim仿真元器件的選用</p><p>　　表1.1 元器

16、件選用列表：</p><p>　　2、二進(jìn)制密碼鎖電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p>　　2.1電路Multisim整體仿真結(jié)果與調(diào)試</p><p>　　2.1.1斷電狀態(tài)仿真</p><p>　　J4使能開關(guān)斷開，LED和數(shù)碼管均不顯示（J3密碼為10110001）</p><p>　　圖2.1 使能開關(guān)斷開時(shí)電

17、路仿真結(jié)果 </p><p>　　2.1.2初始態(tài)仿真</p><p>　　J4使能開關(guān)閉合，J1斷開。系統(tǒng)進(jìn)入初始態(tài)，LED不顯示，數(shù)碼管顯示0（密碼為10110001）</p><p>　　圖2.2 使能開關(guān)閉合時(shí)電路仿真結(jié)果</p><p>　　2.1.3密碼錯(cuò)誤狀態(tài)仿真</p><p>　　J4使能開關(guān)閉合，

18、J1閉合。J2輸入10001101，LED不顯示，數(shù)碼管顯示E（密碼為10110001）</p><p>　　圖2.3 密碼錯(cuò)誤的電路仿真結(jié)果</p><p>　　2.1.4密碼正確狀態(tài)仿真</p><p>　　J4使能開關(guān)閉合，J1閉合。J2輸入10110001，LED顯示亮燈，數(shù)碼管顯示R（密碼為10110001）</p><p>　　

19、圖2.4 密碼正確的電路仿真結(jié)果</p><p>　　2.1.5修改密碼仿真</p><p>　　J4使能開關(guān)閉合，J1閉合。J2輸入10110001，LED不顯示，數(shù)碼管顯示E（密碼為10101010）</p><p>　　圖2.5 修改密碼后電路仿真結(jié)果</p><p>　　Protel原理圖的繪制</p><p&

20、gt;　　圖3.1protel原理圖</p><p><b>　　4、總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)8位二進(jìn)制密碼鎖，并在電腦上用MULTISIM 軟件模擬實(shí)現(xiàn)和用Protel99se軟件進(jìn)行畫圖，從而加深對(duì)知識(shí)的理解和綜合利用，提升自己的實(shí)踐能力，并掌握一些通用的電子設(shè)計(jì)和仿真軟件。通過查尋資料、方案比較以及設(shè)計(jì)計(jì)算、制作

21、調(diào)試、撰寫總結(jié)報(bào)告等環(huán)節(jié)的基本訓(xùn)練，進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中，我遇到并解決了許多問題，這讓對(duì)學(xué)習(xí)有了更大的信心。在最開始的方案選擇過程中，我因?yàn)闆]有弄清密碼可調(diào)這一設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致方案不合格還耽誤了兩天時(shí)間，后來請(qǐng)教老師之后才重新確定了現(xiàn)在這個(gè)方案。</p><p>　　然而實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案也并不簡單。在做multisim仿真中，因?yàn)樽约哼x擇的數(shù)碼

22、管跟大家用的都不一樣，我所用的是米字型數(shù)碼管，段數(shù)較多，實(shí)現(xiàn)的話會(huì)更復(fù)雜，在仿真過程中也產(chǎn)生過換數(shù)碼管的想法，但覺得這種數(shù)碼管的顯示“R”要比8段數(shù)碼管好，不甘心放棄。然后就盲目的連線組合電路，半天沒做出來，最后是通過看書本，總結(jié)輸入輸出模型后，按照書本的組合電路設(shè)計(jì)方法，列真值表，寫方程，畫出邏輯結(jié)構(gòu)，很快得出了連接方案，而且發(fā)現(xiàn)了很多不必要的連接，這讓我的電路得到了極大的簡化。我明白了掌握方法是多么重要，也終于意識(shí)到書本是多么重要。

23、</p><p>　　在調(diào)試電路的過程中，覺得理論上電路已經(jīng)完全沒問題了，但就是沒得到想要的結(jié)果，然后自己就用萬用表檢測(cè)電路的每一部分，才發(fā)現(xiàn)電路的電壓問題，比較器輸出的高電平僅為2V，導(dǎo)致LED的電壓不夠以及后面數(shù)碼管部分電路高低電平的判斷錯(cuò)誤，最后我是通過U8，U9變換后才恢復(fù)到正5V電壓。</p><p>　　在做protel過程中，也出現(xiàn)了一些問題，主要是對(duì)這個(gè)軟件運(yùn)用不熟導(dǎo)致的，

24、所以自己還得加強(qiáng)學(xué)習(xí)這方面的軟件。</p><p>　　最后，為了在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中圖片有最好的清晰度，我試驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)將multisim中的原理圖直接復(fù)制到ppt中，再復(fù)制到word文檔的效果是最好的，色彩，清晰度在放大很多的情況下也不覺得失真，比起任何我知道的方法都要好。所以說這樣的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西，不僅限于數(shù)電。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我感覺選擇方案部分是最難的，首先得

25、完全理解設(shè)計(jì)要求，因?yàn)橹灰幸粋€(gè)設(shè)計(jì)要求沒達(dá)到，那就是失敗。方案的選擇首先是對(duì)大的功能結(jié)構(gòu)的選擇，然后便是對(duì)元器件的選擇，因此我們必須要有廣闊的知識(shí)面，能把一些電路組裝的能力； 其次是調(diào)試部分，因?yàn)闀?multisim與實(shí)際應(yīng)用三者不會(huì)完全一致，我們必須通過觀察效果來改變參數(shù)的數(shù)值以期達(dá)到最好。而參數(shù)的調(diào)試是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的積累過程，沒有經(jīng)驗(yàn)是不可能在短時(shí)間內(nèi)將其完成的； 還有就是實(shí)際操作中成本的估算和實(shí)際可用性也是我考慮的一個(gè)方面，所以我

26、在實(shí)現(xiàn)基本設(shè)計(jì)要求之上，通過元器件的選擇，力求實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低廉，系統(tǒng)安全可靠和設(shè)計(jì)人性化，我相信只有這樣的設(shè)計(jì)才能得到認(rèn)可。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 高吉祥、唐朝京．全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程．電子工業(yè)出版社，2007.5</p><p>　　[2] 將卓勤 鄧玉元．MUL

27、TISIM 2001及其在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用．西安電子科技大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[3] 曹丙霞、趙艷華．Protel99se電路原理圖與PCB設(shè)計(jì)及仿真．電子科技大學(xué)出版社，2007.5</p><p>　　[4] 康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第五版) 高等教育出版社, 2006.1</p><p>　　[5] 王斌．模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)