1、課程設計（綜合實驗）報告（2012 2013 年度第1學期）名稱：電子技術綜合實驗題目：電子密碼鎖院 系：電氣與電子工程學院 班級：實驗電10學號：學生姓名：指導教師：設計周數：一周成 績：日 期：2013年1月13日一、目的與要求1. 目的1.1課程設計是教學中必不可少的重要環節，通過課程設計鞏固、深化和擴展學生的理 論知識與初步的專業技能，提高綜合運用知識的能力，逐步增強實際工程訓練。1.2注重培養學生正確的設計忍想，掌握課程設計的主要內容、步驟和方法。1.3培養學生獲取信息和綜合處理信息的能力、文字和語言表達能力以及協作工作能 力。1.4提高學生運用所學的理論知識和技能解決實際問題的能力

2、及其基本工程素質。2. 要求2.1能夠根據設計任務和指標要求，綜合運用電子技術課程中所學到的理論知識與實踐 技能獨立完成一個設計課題。2. 2根據課題需要選擇參考書籍，查閱手冊、圖表等有關文獻資料。要求通過獨立思考、 深入鉆研課程設計中所遇到的問題，培養自己分析、解決問題的能力。2.3進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則。2. 4學會電子電路的安裝與調試技能，掌握常用儀器設備的正確使用方法。利用“觀察、 判斷、實驗、再判斷”的基本方法，解決實驗中山現的問題。2.5學會撰寫課程設計總結報告。2. 6通過課程設計，逐步形成嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的工作作風和科學態度， 培養學

3、生樹立一定的生產觀點、經濟觀點和全局觀點。要求學生在設計過程中，堅持勤儉節 約的原則，從現有條件山發，力爭少損壞元件。2. 7在課程設計過程中，要做到愛護公物、遵守紀律、團結協作、注意安全。二、主要內容共有8個既有學習價值又有一定的實用性和趣味性的設h課題，學生根據自身情況自由 選擇其中之一。1. 移位寄存器型彩燈控制器2. 智力競賽搶答器3. 電子拔河游戲機4. 交通信號燈控制器5. 數字電子鐘6. 電子密碼鎖7. 電子秒表8. 數字電子鐘（硬件）三、進度計劃序號設計（實驗）內容完成時間備注1設計內容講解、學習資料查找方法半天2發放材料、清點材料、熟悉各種元器件半天3查找資料、設計電路、繪制

4、總體電路草圖1天4電路組裝并調試或在multisim上繪制電路圖、仿真并調試2天5驗收、撰寫實驗報告1天四、設計（實驗）成果要求1. 學生根據所選課題的任務、要求和條件進行總體方案的設計，通過論證與選擇，確定總體方案：然后對方案屮單元電路進行選擇和設計計算：最后畫出總體電路圖。2. 預設計經指導教師審查通過后，學生即可向實驗室領収所盂元器件等材料，在妞包板 上組裝、調試電路，使之達到設計指標要求。3. 在multisim軟件平臺上學生可直接設計、仿真和實現，直至達到設計要求。五、考核方式綜合以下指標評定課程設計總成績：優、良、中、及格和不及格。1. 設計方案的正確性與合理性；2. 實驗動手能力

5、（安裝工藝水平、調試中分析解決問題的能力以及創新精神等）；3. 總結報告;4. 答辯情況（課題的論述和回答問題的情況）；5. 設計過程中的學習態度、工作作風和科學精神。一、課程設計(綜合實驗)的目的與要求本題要求用電子器件設計制作一個密碼鎖，使之在輸入正確的代碼時，輸出開鎖信號以推動執行機構動作，并用紅燈亮、綠燈滅表示關鎖，而綠燈亮、紅燈滅表示開鎖。1、在鎖的控制電路中儲存一個可修改的4位二進制代碼作為密碼，當輸入代碼和鎖的密碼 相等時，進入開鎖狀態使鎖打開。2、從第一個按鈕觸動之后的5秒內若未將鎖打開，則電路進入自鎖狀態，使之無法再打開, 并由揚聲器發出持續20秒的報警信號。二、設計(實驗)

6、正文1. 電子密碼鎖的原理框圖如圖1$開關電路密碼修改電路顯示電路音響電路圖1電子密碼鎖的原理框圖2. 設計思路(1) 該題的主要任務是產生一個開鎖信號，而開鎖信號的形成條件是輸入代碼和已設 罝的密碼相同。實現這種功能的電路構思有多種。比如：用2片8位數據鎖存器或2片4 位寄存器，一片存入開鎖的代碼，另一片存入密碼，通過比較的方法判斷，若二者相等，則 形成開鎖信號。(2) 在產生開鎖信號后，要求輸出聲、光信號。其中音響的產生可以由開鎖信號去觸 發一個咅響電路。其屮的光信號可以用開鎖信號點亮led指示燈(3) 用按鈕開關的第一個動作信號觸發一個5s的定時器，若在5秒內未將鎖打開，則 電路進入自鎖

7、狀態，使之無法再打開，并由揚聲器發出持續20秒的報警信號。3. 具體方案1)開鎖信號產生電路：該題的主要任務是產生一個開鎖信號，而開鎖信號的形成條件是輸入代碼和己設置的密 碼相同。利用74ls194實現置數和存數電路，并比較相對應的四組數的大小，即qa，qb，qc，qd 分別與a, b, c, d的大小。當且僅當qa=a, qb=b, qc=c, qd=d時，開鎖信號產生。利用74ls85 數值比較器實現輸入數字與存儲密碼的比較。構成的開鎖信號電路如圖。閣:置數/儲存密碼電路電路置數電路的觸發脈沖巾方波信號和5秒定時電路的輸出端共同控制，以實現電路的 自鎖功能。當5秒計時到，輸入的數字與存儲密

8、碼不相等，觸發脈沖接入端被置零，開鎖電 路被向動鎖定，此時繼續輸入其他數字，無效。同時，當輸入電路開始工作時，即輸入的四位二進制數字不全為零時，5秒定時電路被觸發，開始工作。multisi-【開號電路改-msm圖：開鎖信號電路 2) 5s定時電路利用74290構成十進制計數器，在數字顯示器顯示5時，保持。輸入端由開鎖信號和正 弦脈沖共同決定。其屮，當在5秒內輸入密碼正確就停止計時。當5秒定時結來，電路輸出 為非時，觸發20秒定時電路導通。開關key是實現開始輸入密碼的功能。電路閣如閣下圖：5s定時器3) 20s定時電路原理同上。電路圖如圖圖：203定吋電路4)將電路連接起來。按照設計要求，5秒

9、鐘內，若鎖被打開，則綠燈亮紅燈滅；若鎖未被 打開，則綠燈滅紅燈亮，同時報警信號被觸發，報警信號由信號燈代替，持續時間20秒。完整電路閣下:woo <10:10 xn j/i/14三、課程設計流程即相關說明74ls194:ul是設置密碼片，u2是輸入密碼r; ul，u2時鐘是上升沿時并行置數；ul的 吋鐘是由方波脈沖和5秒定吋電路共同決定；當5秒定吋電路顯示5吋密碼還不對則ul的 時鐘就不會再產生上升沿了，此時無論til輸入什么都不會開鎖；（自鎖功能74ls85:u3 是比較片；ul 的 qd，qc,qb，qa 分別接入 u3 的 a3，a2，al，a0;u2 的 qd, qc， qb,q

10、a 分別接入 u3 的 b3，b2，b 1 ,b0;u3 輸入端 ab，a二b，a<b 分別為 l，h，l,只有當 a3, a2, 八1，八0分別等于83,82州30時，由85的功能表可得6 u輸出為高電平，5,7 口輸出為低 電平，綠燈亮；5秒定時器輸入端由開鎖信號和正弦脈沖共同決定；當綠燈亮時74ls08輸出為0,則 74ls290的二進制脈沖輸入部分始終為1,巾于ina下降沿計數所以5秒計時器不再計數； （輸入密碼正確）而當74ls85比較后密碼不同時紅燈亮，5秒計數器可以繼續計數到5秒；關于5秒計 數器：r01，r02是復位端，高電平有效，每次nm前先復位，即開關打到上端；由74

11、l290 的功能表可知，開關打到下端且時鐘為下降沿時開始計數；為什么計數到5呢？原因是計數 到5說明密碼在5秒閃沒匹配，此時74l290的qc,qa為1j4ls00輸出為0 （注意是計數 過程中第一次出現qc，qa同時為1），此時74ls08輸出為0,則74ls290的二進制脈沖輸 入部分始終為1,由于ina下降沿計數，所以5秒計時器不再計數保持在5,不變；（和輸入密碼正確吋的情況一樣停止計數）關于20秒計數器：由兩片74l290構成，ul4是高位片，ul5是低位片；當5秒計數器 計數到5時，20秒計數器開始計數，蜂鳴器響；5秒計數器計數到5時，74ls00輸出為0, 接到ul4, iil5的

12、復位端，在下降沿到來時開始計數；低位片的時鐘信號由3部分相與構成; 計數到20停止是由于設定當高位片qb第一次輸出為1吋，低位片的吋鐘輸入置0,即不 再計數。蜂鳴器響20秒的原因：由電路圖可知只要高位片的qb輸出不為1,經過門電路 的控制作用，蜂鳴器就會一直響。四、課程設計（綜合實驗）總結或結論小結：1. 采川了模塊化設計，即小組a進行了細致的分工，模塊設計完成后，測試無誤才接入電路， 設計思路明確，減少了返修的工作量，提高工作效率。2. 線路比較復雜,將各模塊連接的過程屮，出現細節m題,應稍加注意。3. 注意文件和仿真電路圖的及時保存。4. 此密碼鎖的保密能力低，僅四位密碼，如果將幾個串聯起

13、來用，則保密會很好。5. 比較電路中，扱初利用異或門和非門同樣可以實現四位二進制數的比較,但所用器件較多, 連線較為復雜，為設汁帶來不便。改用四位二進制數值比較器后,減少了連線,大大簡化了設 計圖。本次綜合實驗結果達到設il要求.密碼鎖的應用也具有實際意義。通過本次試驗,深入理 解了電路設計中模塊化的指導思想，熟練應用各門電路和繼承芯片以實現其功能。電路完善、 調試過程中出現的問題也引發了對細節的進一步思考。實驗激發了設汁興趣，從感性上加深 理解，把理論轉化為實踐，對所學知識的綜合應用，使在原有基礎上得到提高。五：個人心得與收獲這次實驗我們小組成員分工明確，各自設計其對應點模塊，這樣每個人的工

14、作量大大減 少同時極大的提高了工作效率。我所負責的部分主要為密碼的設置和輸入部分，用到的器件為74ls194.這個器件工作 原理比較簡單，上升沿觸發，這里我讓s0和s1接高電平實現并行置數操作，用四個幵關控 制四個輸入端，再輸入密碼部分由于有“自鎖功能”，所以要i±在輸錯密碼后不再產生上升 沿，所以引用了一個與門，與門輸出和clk相連，這樣便可控制其自動鎖定功能。設定密碼 部分則簡單了些，由于不需要鎖定所以直接令clk接高電平即可。通過這次為期兩星期的電子技術綜合實驗，我們經歷了前期的搜集資料，小組討論，中 期的分配任務，電路設計以及后期的電路整合，調試改進三個過程，鍛煉了我們的動手

15、能力， 提高了我們的團隊合作能力，感謝老師給我們的這次機會，這將是大學一個美好的回憶。四、參考文獻l1j作者李月喬數學電子技術基礎中國電力出版社出版2008年2月第1版附錄1.所用到的主要元器件(a) 74ls19474ls194是一個4位雙句移位寄存器，最萵時鐘脈沖為36mhz。其邏輯符號及引腳排列如下圖所示。r o 1 2 3 l p spdd ddslcso1as0 12 3q q q qcr16vccqo qx q2 q3 cp sx so74ls194cr sr d0d1d2d3slvssi iii iik中：dod1為并行輸入端；q0q3為并行輸出端；sr-右移中引輸入端；sl-左

16、移串引輸入端；s1、 so-操作模式控制端；-為直接無條件清零端；cp-為吋鐘脈沖輸入端。74ls194模式控制及狀態輸出如下表所示。cpcrsiso功能q3q2q1q0x0xx清除ca=os 時，q3q2qiqo=oooo正常工作時，&置1個111送數q3q2q1 qo=d3d2dido 此時串行數據(sr，su被禁止個101右移q3q2qiqo=dsrq3q2qi 個110左移q3q2q1 qo=q2 q1 qqdsl個100保持q3q2q1q0 脅 qfqw11xx保持q3q2qiqo=q?q2nqw(b) 74ls857札s85是4位數值比較器，共有54/7485、54/74s

17、85、54/74ls85三種線路結構型式，其主要電特性的典型值如下:型號lpdpd54/748521ns275mw54/74s8512ns365mw54/74ls8525ns52mw其功能如下表:輸入輸出a3 b3a2 b2a1 biao boiab1abia=bea>bea<bfa=ba3>b3xxxxxxiilla3<b3xxxxxxlhla3=b3a2>b2xxxxxhlla3=b3a2b2xxxxxlhla3=b3a2=b2a1>b1xxxxhlla3=b3a2=b2a1<b1xxxxliila3=b3a2=b2a1=b1ao>boxxx

18、hlla3=b3a2=b2a1=b1aoboxxxlhla3=b3a2=b2a1=b1ao=bohllhlla3=b3a2=b2a1=b1ao=bolhllhla3=b3a2=b2a1=b1ao=boxxiilliia3=b3a2=b2a1=b1ao=bohllllla3=b3a2=b2a1=b1a0=b0lhlhhl從功能表可以看出，該比較器的比較原理和兩位比較器的比較原理相同。兩個4 位數的比較是從a的最高位a3和b的最高位b3進行比較，如果它們不相等，則該位 的比較結果可以作為兩數的比較結果。若最高位a3 = b3,則再比較次高位a2和b2, 余類推。顯然，如果兩數相等，那么，比較步驟必須進行到最低位才能得到結果。真 值表中的輸入變量包括a3與b3、a2與b2、a1與bi、a0與b0和a與b的比較