数字电子技术课程设计完整版.docx
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数字电子技术课程设计完整版
HENsystemofficeroom【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
数字电子技术课程设计
东北石油大学
课程设计
课程数字电子技术课程设计
题目电子密码锁
院系
专业班级
学生姓名
学生学号
指导教师
年月日
东北石油大学课程设计任务书
课程数字电子技术课程设计
题目电子密码锁
专业姓名学号
主要内容:
根据设计要求,运用所学的数字电子技术及电路基础等知识,设计一种由输入密码、设定密码、寄存电路、比较电路、显示电路、修改密码组成的电子密码锁。
主要工作部分是将输入密码与正确密码进行比较,密码正确时红色发光二极管亮,密码错误则绿色发光二极管亮。
密码是否相等利用数值比较器将输入的密码和预定密码进行比较,当相等时便触发红色发光二极管,不相等则作用到绿色发光二极管。
基本要求:
(1)密码由三位十进制数组成,具有解锁指示。
(2)3位数码管显示输入的密码
(3)具有密码修改功能
(4)系统外电源为AC220V。
主要参考资料:
[1]门宏.怎样看数字电路.北京:
中国邮电出版社,2007
[2]庚华光.电子技术基础数字部分.北京:
高等教育出版社,1998
[3]王连英,章小印.数字电子技术基础.江西:
江西高校出版社,2000
[4]荀殿栋,程宗汇.实用数字电路设计手册.电子工业出版社,1994
完成期限
指导教师
专业负责人
年月日
1课程设计的目的
科技的发展使电子产品的应用越来越广泛,电子电路的设计也越来越重要。
随着人们生活水平的提高,如何实现家庭防盗这一问题也变得尤其的突出,传统的机械锁由于结构简单,被撬的事件屡见不鲜,电子锁由于其保密性高,使用灵活性好,安全系数高,受到广大用户的亲昵。
同时随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,数字逻辑电路电子芯片已成为电子产品研制和开发首选的控制器。
用电子逻辑电路设计的密码锁经实际操作表明,该密码锁具有安全、实用、成本低等优点,符合一般用锁的需要,具有一定的现实意义。
本次课程设计目的就是通过独立查阅、整理、分析有关资料,掌握脉冲产生、整形与分频电路及掌握计数、译码与显示电路,并运用数字集成电路完成设计一种简单的电子密码锁。
2设计任务和要求
(1)任务:
设计一款电子密码锁
(2)密码锁的性能要求
以数字电子为主,设置密码共3位,用数据开关K0-K9分别代表数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9;输入的密码用七段数码管显示,最后输入的密码显示在数码管上,即每输入一位数显示在共阴极半导体数码管上;用一位输出电平的状态代表锁的开闭状态(用灯光颜色表示);能够在锁开的情况下修改密码。
3总体方案设计与原理框图
设计思路
根据此次课程设计的要求,我设计的电子密码锁。
其基本电路由七个部分组成,其中开锁输入电路和密码输入电路组成输入电路,由锁存寄存,译码器组成显示电路,将输入的十进制数由输入电路转换为8421BCD码,密码送入74LS175寄存器进行寄存,最后使密码的十进制在显示器显示出来。
(1)输入电路:
K0~K9分别代表0~9的9个数字,可以利用其输入3位密码。
此电路由输入密码电路和密码设置电路组成,在锁开的情况下可使用密码设置按键进行修改密码。
(2)寄存电路设计:
由4个74LS175寄存器组成,将密码输入后,由十进制数转换为BCD码锁存在74LS175寄存器中。
(3)译码显示电路设计:
将寄存器输出的BCD码转换成数码管需要的逻辑状态,最后在数码显示器上显示出来。
(4)密码寄存电路:
将更改的密码输入并保存在寄存器中,作为正确的密码。
(5)比较电路:
根据输入的密码与正确的密码用比较器进行比较,密码正确输出信号为1,错误输出信号为0。
(6)开锁电路设计:
以发光二极管为标记,在比较密码正确与否之后产生一个信号,发光二极管发红光,代表锁开。
(7)修改密码设计:
在忘记密码的情况下,可输入万能密码进行解锁,并在锁开的状态下,进行密码重置。
此电子密码锁电路还可将密码更改,密码一旦泄露,可立刻更改密码,达到安全的状态。
原理框图
图3-1原理框图
4各部分电路设计与分析
主体电路是功能部件或单元电路组成的,在设计这些电路或选择部件时,应尽量选用同类型的器件,如所有功能部件都采用TTL集成电路或者都用CMOS集成电路。
整个系统手忙脚乱的器件种类应尽可能少。
本设计采用TTL集成电路。
下面介绍各功能部件与单元电路的设计。
输入电路设计
使用按键式8421码编码器74LS147。
输入电路由二-十进制编码器组成(又称为BCD码编码器),二-十进制编码器执行的逻辑功能是将十进制的10个数字0~9分别编成4位BCD码。
这种编码器由10个输入端代表10个不同数字,4个输入端代表BCD代码。
图4-1中0-9代表10个按键,A、B、C、D为代码输出端,当按下某一输入键时,输入端由高电平变为低电平,由于输入端式低电平是低电平有效,这是可以在A、B、C、D输出相应的8421码。
图4-1输出电路图
寄存电路设计
74LS175寄存器是一种常用的代用锁存功能的四位寄存器。
当开关S1,输入电路开始作用到异步计数器74290,当按下按键时,而产生下降沿脉冲,开始促使异步计数器74290工作;按下第一个按键时,由于产生下降沿脉冲,异步计数器74290Q0端由0变为1,从而产生上升沿脉冲,这时第一个寄存器开始寄存数据。
同理按下第二个按键时,由于产生下降沿脉冲,异步计数器74290Q1由0变为1,从而产生上升沿脉冲,这时第二个寄存器开始寄存数据,依次类推,第三个寄存器开始寄存数据。
再将其分别显示,这样就实现了密码的输入。
直至3个密码输入完毕后,显示器中显示的则从左起为第一位密码依次向右显示如图4-2所示。
图4-2寄存器电路图
计数译码显示电路设计
采用4线—7线七段译码器进行显示输入密码和设置密码。
可以将输入的代码转换成相应的字符的控制信号,使之通过显示译码器74LS48在共阴极半导体数码管上显示出来。
图4-3所示。
图4-3计数译码显示电路图
比较电路和开锁电路设计
四位比较器74LS85的功能为比较密码是否正确。
该比较电路进行比较时,两个数从最高位到最低位分别进行比较,如果输入密码和设置密码相等,则密码器输出1。
如果3位密码全部正确即3个数值比较器都输出1,再经过与非门的作用输出0,锁打开即红色发光二极管亮;否则绿色发光二极管亮。
如图4-4所示:
图4-4比较电路和开锁电路图
5修改密码电路设计
修改密码电路设计:
只有在锁开的情况下才能够修改密码。
3位密码全部正确即3个数值比较器都输出1,再经过与非门的作用输出0,锁打开。
此时按下开关S3,其输出端0传送到设置密码寄存器的异步清零端RD,由于其低电平有效,因此此时寄存器的数全部变成0;再打开开关S3即可进行密码重设。
图5-1修改密码电路
6主要元器件介绍
数值比较器7485功能
集成数值比较器的功能集成数值比较器74LS85是四位数值比较器,该比较器的比较原理和两位比较器原理相同,两个4位数的比较是A的最高位和B的最高位进行比较,如果它们不相等,则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。
若最高位相等则比较次高位。
数值比较器7485功能表如表6-1所示:
表6-1比较器7485功能表
显示译码器74LS48引脚功能
1.灭灯输入BI/RBO
BI/RBO是特殊控制端,有时作为输入,有时作为输出。
当BI/RBO作输入使用且BI=0时,无论其它输入端是什么电平,所有各段输入a~g均为0,所以字形熄灭。
2.动态灭零输出RBO
BI/RBO作为输出使用时,受控于LT和RBI。
当LT=1且RBI=0,输入代码DCBA=0000时,RBO=0;若LT=0或者LT=1且RBI=1,则RBO=1。
该端主要用于显示多位数字时,多个译码器之间的连接。
3.动态灭零输入RBI
当LT=1,RBI=0且输入代码DCBA=0000时,各段输出a~g均为低电平,与BCD码相应的字形
熄灭,故称“灭零”。
利用LT=1与RBI=0可以实现某一位的“消隐”。
此时BI/RBO是输出端,且RBO=0。
4.试灯输入LT
当LT=0时,BI/RBO是输出端,且RBO=1,此时无论其它输入端是什么状态,所有各段输出a~g均为1,显示字形8。
该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏。
7元器件清单
序号
元器件名称
型号或规格
数量
1
编码器
74L4147
1
2
寄存器
74175
6
3
显示译码器
74LS48
3
4
半导体数码管
3
5
数值比较器
74LS85
3
6
三二输入与门
7410
1
7
电阻
1k
2
8
电阻
500
1
9
绿色发光二极管
1
10
红色发光二极管
1
表7-1电路中所用器件清单
注:
寄存器74175输入密码端,连接按键器从左到右上端依次为Q0-Q3(3个芯片),下端为D0-D3,修改密码端从左到右上端依次为D0-D3,下端为Q0-Q3(3个芯片),编码器输入端接9个数字对应的按键,输出接A、B、C、D四个接口,显示译码器A、B、C、D接寄存器D0-D3的输出端,数值比较器上端连接密码输入端A0-A3,下端连接B0-B3,表示2个8421码的比对,74290输入端连接CPA,后QA,QB,QC分别连接3个寄存器。
8设计总结
这次设计的题目是电子密码锁,主要功能是将输入密码与设置的正确密码相比较,并且能显示出来,密码正确则红色发光二极管亮,密码错误则绿色发光二极管亮。
其中我的设计电路主要由输入密码电路、显示密码电路、寄存密码电路、修改输入电路、比较电路、开锁电路组成。
主要电路设计工作说明,在进行输入密码时需分别打开开关S1、S2,使它们与地隔离开,使脉冲作用到异步计数器的脉冲端;计数器的输出端Q1、Q2、Q3分别作为计数器的脉冲,同时进行寄存输入数据。
输入电路开关式按键按下产生由的电平到高电平的变化,从而作用到编码器,将按下的数字转换为8421BCD码寄存到寄存器中,然后依次显示,并进行显示。
译码显示电路将寄存器的输出状态送到七段显示译码器进行译码,再通过七位LED七段显示器显示出来。
比较电路的工作原理是将输入的密码和正确密码分别从相应的比较器中进行比较对应的8421BCD码,若相同则输出高电平信号,最后经过与非门电路输出低电平,则红色发光二极管亮,表示锁开。
并且只有在锁开时才能修改密码,保证了密码锁的安全。
这次课程设计,不仅巩固了以前学到的内容,也学到了不少新知识。
进一步巩固了编码器、计数器、寄存器、数值比较器的具体用法及脉冲对它们的影响。
这也是第一次把学到的数字电子技术专业知识运用到实际操作中,认识到理论与实际结合的重要性。
参考文献
[1]门宏.怎样看数字电路.北京:
中国邮电出版社,2007
[2]庚华光.电子技术基础数字部分.北京:
高等教育出版社,1998
[3]王连英,章小印.数字电子技术基础.江西:
江西高校出版社,2000
[4]荀殿栋,程宗汇.实用数字电路设计手册.电子工业出版社,1994
[5]欧阳星明,数字逻辑.华中科技大学出版社,2007
[6]王彩君,杨睿,周开邻.数字电路实验.国防工业出版社,2006
[7]彭介华.智能数字电子技术基础.湖南大学出片社.1998
[8]赵负图.数字逻辑集成电路手册.化学工业出版社,2005
[9]李仁发,肖玲,吴强,强译.数字逻辑设计.人民邮电出版社,2006
[10]陈记甫,数字电路基础及快速识图.人民由电出版社,2006
[11]何书森,何化斌.实用数字电路原理与设计速成.2002
附录1
附图1电子密码锁逻辑电路图
东北石油大学课程设计成绩评价表
课程名称
数字电子技术课程设计
题目名称
电子密码锁
学生姓名
学号
指导教
师姓名
职称
序号
评价项目
指标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务,难易程度和工作量符合教学要求,工作努力,遵守纪律,出勤率高,工作作风严谨,善于与他人合作。
20
2
课程设计质量
课程设计选题合理,计算过程简练准确,分析问题思路清晰,结构严谨,文理通顺,撰写规范,图表完备正确。
45
3
创新
工作中有创新意识,对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5
4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30
总分
评语:
指导教师:
年月日
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