(数电课程设计)15位二进制密码锁设计.doc

青 岛 农 业 大 学 信息科学与工程学院 数 字 电 路 课 程 设 计 报 告 论 文 题 目 15位二进制密码锁系统设计 学生专业班级 通信工程2011级1班 学生姓名（学号） 姜海鹏 设计小组其他同学姓名（学号） 常乐鹏 指 导 教 师 宋彩霞 完 成 时 间 2013.10.23 实 习 地 点 信息楼214 机房 2013年 10月 24日 15位二进制数密码锁系统设计 一． 课程设计目的和任务 1、 设计目的 （1）熟悉课本知识。 （2）了解数字电路的基本设计思路。 （3）掌握电路中各个芯片的具体功能。 （4）体会从理论到实践的思想。 （5）学会使用Multisim软件进行模拟实现。 （6）提高分析问题和解决问题的能力。 2、 设计任务与要求 （1）具有密码预置功能。 （2）输入密码采用串行方式，输入过程中不提供密码数值信息。 （3）当输入15位密码完全正确时，密码锁打开。密码锁一旦打开，只有按下RST复位键时才能脱离开锁状态，并返回初始状态。 （4）密码输入过程中，只要输错1位密码，系统便进入错误状态。此时，只有按下RST复位键时才能脱离错误状态，返回初始状态。 （5）如果连续3次输错密码，系统将报警。一旦报警，将清楚错误此数记录，且只有按下RST复位键才能脱离报警状态，返回初始状态。 二． 任务分析与系统设计 1、任务分析 首先，要求其电路设计需要具有密码预置功能以及要使密码输入采用串行输入，因此需要用到寄存器，如74LS194，集成双向移位寄存器。又由于是15位二进制数密码锁，所以需要用到四个74LS194。 其次，如果输入十五位密码全部正确时，密码锁打开。此时需要用到同步十六进制计数器，如74LS163。并用彩色指示灯亮时表示开锁。此外还需要D触发器、SR触发器和四输入与门74LS21等芯片来辅助这些任务的完成。 再次，如果密码输入过程中，只要输错一位密码，系统便进入错误状态。因此在每一位密码比较时都要判断是否出现错误，并且错误时使另一个彩色指示灯亮。当连续三次输错密码时，使系统将报警，也是需用一个彩色指示灯亮。这时还需要一个十六进制加法计数器，如74LS163，让其计数到三时使指示灯亮。 最后，让一个开关RST控制这些指示灯让其熄灭，并让所有的电路元件恢复初始状态。 2、元器件清单 芯片 名称 数量/片 74LS194D 四位双向移位寄存器 4 74LS163D 十六进制同步计数器 2 74LS21D 四输入与门 1 D_FF D触发器 2 SR_FF_POSSR RS触发器 2 其他门电路，指示灯，5V电源，开关若干；15HZ脉冲发生器1个。 表1 元器件清单 3、具体设计过程 我们设计的数字电路图包含密码预置电路、密码比较电路、计数电路、消警报警控制电路、开锁封锁控制电路、错误初始化控制电路等部分组成。 在密码预置电路中，第一个四位移位寄存器74LS194的并行输出端的高位QD接第二个四位移位寄存器的右移串行输入端SR，依次连接。并且第一个四位移位寄存器74LS194的并行输入端的低位A端接地。由四片四位移位寄存器74LS194组成十五位移位寄存器。S1,S0位为选择端，为使能端，S1,S0接高电平时，移位寄存器处在并行置数状态。此时，在第一个四位移位寄存器74LS194的B、C、D端以及第二、三、四的四位移位寄存器74LS194的A、B、C、D端置入密码；再将S1接低电平，此时移位寄存器处在右移工作状态，密码预置完毕。 在密码比较电路中，先控制CLK 脉冲按键，移位寄存器并行输出的最后一位在 D触发器输出并与输入密码通过异或门判断是否相同，相同时输出0，不同时输出1。当密码不同时，比较电路输出1，即D端为1，D触发器上升沿触发，Q端输出高电平，错误显示灯亮，系统便进入错误状态。按动RST键，给D触发器一脉冲，错误显示灯灭，系统脱离错误状态。 在计数电路中，十六进制同步计数器74L