电子技术综合实验课程设计-电子密码锁的设计.docx

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1、华州之力士学课程设计（综合实验）报告（20132014年度第一学期）名称：电子技术综合实验题目：电子密码锁的设计院系：电气与电子工程学院班级：通信1103学号：学生姓名：指导教师：设计周数：1周成绩：日期：2014年1月2日目录设计任务书一、综合实验的目的与要求二、设计框图及电路系统概述三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算四、调试过程及结果分析五、设计、安装及调试中的体会六、参考文献华，匕电力大考课程设计（综合实验）报告电子技术综合实验任务书一、目的与要求1 .目的1.1 综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的

2、能力，逐步增强实际工程训练。1.2 注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。1. 3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。2. 4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.要求2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2. 2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2. 3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2. 4学会电子电路

3、的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2. 5学会撰写综合实验总结报告。2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。3. 7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、主要内容共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。1 .移位寄存器型彩灯控制器2 .智力竞赛抢答器3 .电子拔河游戏机4 .交

4、通信号灯控制器5 .数字电子钟6 .电子密码锁7 .电子秒表8 .数字电子钟（硬件）三、进度计划序号设计（实验）内容完成时间备注1设计内容讲解、学习资料查找方法半天2发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天3查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天4电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试2天5验收、撰写实验报告1天四、设计（实验）成果要求L学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。2 .预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路

5、，使之达到设计指标要求。3 .在MUltiSiIn软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。五、考核方式4 合以下指标评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。1 .设计方案的正确性与合理性；2 .实验动手能力（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等）；3 .总结报告；4 .答辩情况（课题的论述和回答问题的情况）；5 .设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。学生姓名：指导教师：2014年1月2日一、课程设计（综合实验）的目的与要求1 .锁是人们生活中的常用物品。本题要求用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时，输出开锁信号以推动执行机构动作，并用

6、红灯亮、绿灯灭表示关锁，而绿灯亮、红灯灭表示开锁。Ll本题要求用电子器件设计制作一个密码锁，在控制电路中储存一个可修改的4位二进制代码作为密码，当输入代码和锁的密码相等时，进入开锁状态使锁打开。1.2从第一个按钮触动之后的5秒内若未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。二、设计框图及电路系统概述1 .系统组成：系统应包括输入开关电路、输入锁存电路、密码修改电路、密码存储电路、比较电路、定时电路、显示电路、音响电路等。通过所输入的密码与实际密码的比较，进行开锁、亮灯或报警等相关操作。2 .总体设计原理方框图如下：国开关电路密码修改电路音响电路3 .设计

7、思路：1 .1该题的主要任务是产生一个开锁信号，而开锁信号的形成条件是输入代码和已设置的密码相同。实现这种功能的电路构思有多种。比如：用2片8位数据锁存器或2片4位寄存器，一片存入开锁的代码,另一片存入密码，通过比较的方法判断，若二者相等，则形成开锁信号。3 .2在产生开锁信号后，要求输出声、光信号。其中音响的产生可以由开锁信号去触发一个音响电路。其中的光信号可以用开锁信号点亮LED指示灯。3.3用按钮开关的第一个动作信号触发一个5S的定时器，若在5S内未将锁打开，则电路进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算1 .预置密码

8、电路预置密码电路主要采用了74LS194寄存器，Ul为储存的是预置密码。采用四个单刀双掷开关，形成一个可修改的4位二进制密码。当74LS194的Sl和S2端输入为1时，其功能是的并行置数。当通过开关X形成一个上升沿时钟信号时，即存入预置密码。为了对设计的正确性进行验证，加入一个七段数码管，可以看出预知的密码是多少，当然这在实际运用中不会用到的。具体电路如图一：VCC口图一2 .用户输入密码电路与预置密码电路设计方法相同，U2储存的是用户所输入密码。课题中要求用按钮开关的第一个动作信号触发一个5S的定时器，若在5S内未将锁打开，则电路进入自锁状态。因此电路中加入一个时钟信号发生器。具体电路如图二

9、：3 .比较电路74LS85为4位二进制数值比较器。将AB和AB设置为低电平，A=B设置为高电平，当输入A和B相等时，输出端A=B输出为1,此时绿灯亮，红灯灭。否则红灯亮，绿灯灭。具体电路如图三：图三4 .五秒定时电路五秒定时电路主要采用了计数器74LS161。当CR、LD.ET和EP均为高电平时，在遇到时钟上升沿后进行加法计数。对于5s定时电路来说，当输出5时，QDQC、QB、QA依次为0101,欲使计数器停止，则需将时钟脉冲置为无效，因此可将QC和QA的高电平信号接出经过一个与非门再和时钟脉冲与非，则当输出为5时，芯片的时钟脉冲输入端始终为高电平，不再有脉冲，计数器停止工作。具体电路如图四

10、：VCC图四5 .二十秒定时电路为了验证扬声器鸣声时间持续二十秒，我在电路中加入二十秒定时器，当然这在实际应用中是不需要的。二十秒定时电路采用了两片计数器74LS160。具体电路如图五：U7A2_图五6 .响电路图音响电路主要采用蜂鸣器，因为只有在红灯亮、五秒计时器计完后才开始工作，并受二十秒计时器控制，所以用74LSIl三输入与门电路与之连接。具体电路如图六：/4LSUUNU15A图六7 .完整电路图本电子密码锁通过输入四位密码，将输入与预置密码相比较，做出开锁并亮灯或是电路进入自锁状态并报警的相应反应。当输入与密码相等时，接在输出端的绿灯亮，与其相反的红灯灭。具体使用步骤如下：（I）开始时

11、开关X、Y、O均置低电平；（2）拨动开关A、B、C、D,设置密码，打开X确认密码;（3）打开Y,并拨动开关E、F、G、H,输入用户密码；（4）闭合确认键O,五秒计时器开始工作。绿灯亮则开锁，若红灯亮，则五秒过后电路进入自锁状态，蜂鸣器同时触发，并开始进行二十秒鸣声。具体电路见附录密码锁电路图图七四、调试过程及结果分析1. A=l,B=O,C=0,D=0；E=LF=0,G=0,H=O时，用户输入密码与预置密码均为1,显示为绿灯亮，红灯灭。2. A=l,B=l,C=0,D=0；E=0,F=0,G=0,H=I时，预置密码为3,而用户输入密码为8,当闭合确认开关后，红灯亮而绿灯灭，五秒计时器计完后，蜂

12、鸣器持续响了二十秒。3. 我的实验结果与设计要求完全致。五、设计、安装及调试中的体会通过本次实验，我收获颇多。针对该课题，主要有以下几点说明：首先，做事情要有计划有条理，比如拿到本课题后要分析明确电子锁需要具有哪些功能、实现这些功能的系统流程以及每个流程中有哪些模块，这些模块需要哪些原件，之后才能逐步实现这些功能。其次，实验采用了模块化设计，模块设计完成后，测试无误才接入电路，减少了返修的工作量，提高工作效率。另外，线路相对复杂，将各模块连接的过程中，出现细节问题，应稍加注意。再者，设计比较电路时，最初利用异或门和非门电路，同样可以实现四位二进制数的比较，但所用器件较多，连线较为复杂，为设计带

13、来不便；改用四位二进制数值比较器后，减少了连线，大大简化了设计图。最后，应该注意文件和仿真电路图的及时保存，避免徒劳无功。本次综合实验结果达到设计要求，密码锁的应用也具有实际意义。通过本次实验，我深入理解了电路设计中模块化的指导思想，熟练应用各种门电路和芯片以实现其功能。电路完善、调试过程中出现的问题也引发了对细节的进一步思考0实验激发了设计兴趣，从感性上加深理解，把理论转化为实践，对所学知识的综合应用，使我在原有基础上得到提高。六、参考文献1李月乔.数学电子技术基础.中国电力出版社，1版，2008年2孙淑艳，张青.电子技术实践教学指导书.中国电力出版社3康华光，邹寿彬.电子技术基础.清华大学出版社，5版，2006年4阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社，20065李海燕，张榆锋，吴俊，李威威Multisim电路设计与虚拟仿真.电子工业出版社，2012附录（设计流程图、程序、表格、数据等）