密码开关数字电子技术设计.doc

1、目录课程设计任务书1一、 课程设计的目的及意义.2二、设计要求及技术指标.2三、设计报告.31、 题目分析及设计思路.32、 电路图及电路原理分析43、 电路参数确定.74、 电路的功能或性能验证：.85、 设计成果.9四、心得体会.10五、参考文献.11一、课程设计的目的及意义当前世界处于一个信息高度、高速发展的时代，信息化成为时代最具代表性的一个主题，信息的发展关系一个国家一个民族的发展，电子设备的普及化与市场化使得电子设备及电子系统的安全也备受人们的关注，电子密码控制具有更高的灵敏度、更高的智能度、更高的安全度和更高的可控度，密码开关的设计，使得我们把所学与所需相结合，在提高专业技能的同

2、时锻炼了我们的实际动手能力和逻辑分析开发能力。在巩固所学的基础上，使得我们在动手、动脑、软件使用、错误分析、原理分析、问题解决的能力都得到了很好的提升。密码开关课程设计强化了我们运用课堂所学的理论分析、解决具体的实际问题，课程设计从题目分析、电路的工作原理的分析确立、电路的仿真，报告的撰写，让我们在实际的设计中搞清电路设计中元器件的功能作用，学会了电路设计的基本分析方法，学会了基本、常用芯片、电子元件的使用，更重要的是锻炼了我们组合逻辑和时序逻辑的设计方法，巩固率我们的课堂专业知识。同时设计还让我们学会如何根据实际需要更加有效的查阅所需资料，学会理论联系实际，合理选用逻辑器件，掌握了数字电路设

3、计的基本方法和步骤，学会更加熟练的用计算机仿真验证所设计的电路。二、设计要求及技术指标用不超过4个的开关输入密码，输入方式自定但不得与其他人的方式相同，且可设的密码数不少于15。密码输入正确后，控制一个LED指示灯点亮。三、 设计报告1、题目分析及设计思路据题意，要实现不超过四个开关控制密码输入且控制灯在密码正确的时候亮，所以电路至少由密码预设、密码输入、密码处理及led驱动电路四部分组成，其中密码输入由不超过4个开关控制，而密码要求个数不少于15个，在使用最多开关输入个数的情况下，仅设定开关有高低电平两种输入，可以输入的密码有16个，可以满足设计要求。密码预设可以设计可调密码或不可调密码两种

4、，本设计为可调密码，加大了用户对密码的自主选择控制性，密码处理可用与门将输入密码与预设密码做与运算后输入高低电平来实现，led的驱动只需根据输出地高低电平控制即可。基本设计思路如下，在以上实现基本电路功能的基础上，使用两个开关控制密码的输入（可根据具体设计需要加减密码控制的开关，原理相同），但在输入密码时未解决密码强度过低的问题将密码由高低电平的二进制输入通过计数器扩充到十进制，密码输入后通过一个十进制数码管进行显示。密码预设时通过四个单刀双掷开关选择性控制计数器的输出端进行对应与运算来设定。为避免仿真设计的复杂性，设计只使用4个开关，允许用户输入密码数被确定，如以后实际需要可更具原理进行扩展

5、。密码处理用与门将输入密码与预设密码进行了与运算，最后将几种可能存在的运算结果通过或运算最终输出以用于驱动下一部分电路。led灯的驱动根据输入密码与预设密码的处理结果来实现，当比较输出电平为高电平时绿色开锁灯亮，对应实际即为解锁，相反就通过一个非门驱动风铃器发声同时驱动红色报警灯发光。电路实现中使用5v电源提供仿真，74163芯片实现密码输入、预设的计数，4081芯片实现与运算，4072实现可能输出结果的或运算。2、电路图及电路原理分析电路初步原理图如下图示：电路原理分析（1）密码预设由开关1、2、3、4控制，当开关打到高电平（上端）时表示此时此处密码预设为1，反之为0，如图此时密码为1010

6、；（2）密码输入由开关A、B、C、D控制，当开关处于高电平时表示此时此处输入为1，反之为0，如图此时输入密码为1010；（3）密码处理由图中三个与门组成，当A、B、C、D输入与1、2、3、4预设一直时输出为高电平，此时灯亮，反之报警器发声且报警灯发光。电路设计框架图如下：电路设计最终成图如下：电路工作原理分析：（1）切换开关A、B、C可以实现密码的输入，当开关在高低电平间切换时产生的脉冲信号使74163计数器实现从09的计数，计数结果即为当前输入密码，密码通过数码管显示；（2）开关1、2、3、4的切换可实现电路前两位密码的预设，开关1、3实现计数器QA、QB间的选择，2、4实现QC、QD的选择

7、，如需在进行扩充可再在QA、QC和QB、QD间介入单刀双掷开关实现可调密码位数的扩展，此设计中为简化仿真过程省略部分设计，如图当开关1处于QB端（开关下端），2处于QC端（开关上端）是表示此时第一位预设密码为2+4=6，同理图示第二位预设密码为5，调节开关1、2、3、4状态可实现预设密码的调整，预设密码三用两个玉门实现对密码的预设，当为固定密码，如图，此时密码固定值设为9。（3）密码处理由之后的与门集成芯片实现，如图，开关1、2和3、4与与门相接，实现密码的预设，随后将各自输出结果与数码管可以出现的数字相与，在电路正常工作的情况下，相与结果中肯定存在一组且只有一组为1的情况，即输入与预设一致，

8、且只需任意一组相与运算得到结果为1即可确定对应输入密码与预设密码一致，故之间满足或关系，所以将四组与关系输出结果做或运算，将输出作为下一点路的输入；（4）电路开锁或报警电路对上一步密码比对的结果进行处理最终驱动LED灯或风铃器，当且仅当三位输入密码与预设密码一致时，开锁灯（绿灯）亮，反之报警灯（红灯）亮同时风铃器发声，所以需将三个输入密码做与运算后作为开锁灯得输入，将其求非作为报警灯和风铃器的输入。3、电路参数确定电源使用5v的电压源；在电路中要实现输入的高低电平切换所以密码输入时开关使用单刀双掷开关，在密码预设时单刀双掷开关又方便的实现了从计数器的不同输出端的不同组合；密码输入需满足从09的

9、10为数码计数，故选取74163芯片实现输入的10进制计数，74163芯片管脚排列及使用如所述：CLR端表示置零端；CLK为CP脉冲输入端（上上升沿有效）；QA、QB、QC、QD时输出端；当ENP=ENT=1时芯片按8424码进行计数；当LOAD端直一，A、B、C、D端接地时实现电路的异步清零。密码输入从接在QA、QB、QC、QD端的四脚的数码管显示。4081芯片为集成与运算芯片，实现电路中的相关与运算，电路中所需与运算均为两位数相与的运算，故选取2输入单输出的4081芯片，芯片各管脚排列及使用如所述：VDD接电源，VSS接地，I1与I2相与结果从O1输出，同理I3与I4从O2输出，I5与I6

10、从O3输出，I7与I8从O4输出。4072芯片为集成或运算芯片，实现电路中的相关或运算，电路中密码处理端将输入密码与所设密码进行与运算，所设密码可能出现的类型与输入密码做与运算后结果中只需任意一组可能组合相匹配即可证明输入密码与预设密码匹配，之间满足或关系，且可能满足的组合有四种，故选取4输入单输出的或集成芯片4081，其管脚排列及使用如所述：VDD外接电源，VSS接地，I1、I2、I3、I4相与结果由O1输出，I5、I6、I7、I8相与结果由O2输出，此设计中NC脚悬空。4、电路的功能或性能验证：接通电源，切换开关A、B、C的不同输入，是数码管显示相应数字，分别输入正确密码、错误的密码观察灯

11、的发光状况。通过对电路的仿真验证，电路能实现对LED灯得密码控制，满足设计要求。输入正确密码659，此时开锁灯亮（上图）输入错误密码366，此时报警灯亮且风铃器发声（下图）5、设计成果 元件名称数量备注电源15v单刀双掷开关7与门1074163集成芯片3数码管34081集成芯片44072集成芯片1非门1LED灯2风铃器1四、 心得体会密码开关的课程设计给了我们一次实践的机会。通过这次的课程设计让我们对课本的理论知识有了更深一步的了解和理解，课程设计从题目的分析，电路的设计，软件的仿真，报告的撰写以及元件参数的计算，元件标准的选择，让我不仅巩固了自己的专业知识，还让我分析问题、查找问题、解决问题

12、的能力得到了提升和锻炼，也是自己在仿真软件、绘图软件以及基本的word办公软件的使用方面更加熟练。通过密码开关的设计仿真我学会了包括74163、4081、4072集成芯片的使用和选择，课程设计从课题分析、初步原理、电路功能扩展、电路仿真以及功能测试全部由自己独立完成，课程的成功是对自己学习新知识的一种的一种鼓励与肯定，课程设计的最终成功让我明白牢固的知识是最重要，这次设计需要我们对知识有较全面的认识，这样才可能设计出来符合要求的原理图。在以后的学习中我会更加刻苦努力学习，提升自己的专业理论知识，同时注重与实际的结合，达到学以致用的目的。五、 参考文献数字电子技术基础简明教程第三版l 与我联系 l QQ/百度hi：296431319l 邮箱：yxtouch*本文来自网络，版权归原作者所有，请下载后，尽快删除。13