《数字电子技术基础》
课程设计报告
设计题目： 院 系： 专 业： 班 级： 姓 名： 同组人员： 学 号：
二0一一年 十二月 二十三日
目录
设计目的........................................................................................................................................... 3 技术指标........................................................................................................................................... 3 元器件清单....................................................................................................................................... 3 电路框图........................................................................................................................................... 4 单元电路的设计 ............................................................................................................................... 5
密码验证模块 ........................................................................................................................... 5 计时模块 ................................................................................................................................... 6 锁定输出 ................................................................................................................................... 7 逻辑组合模块 ........................................................................................................................... 8 总电路图........................................................................................................................................... 9 问题及解决....................................................................................................................................... 9 测试数据......................................................................................................... 错误！未定义书签。 心得体会......................................................................................................................................... 12 参考文献......................................................................................................................................... 12
设计目的
1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。
2、培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。
3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用的分析方法和工程设计方法。 4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能。
5、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的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，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，受到了广大用户的亲睐。
技术指标
每把锁都有其预先设定好的（六位二进制数）密码，该密码可以修改。输入密码按确定键后，若密码正确则锁打开（此设计用发光二极管S表示锁，锁打开就是点亮发光二极管S），打开的持续时间Tx为按下确定键到松开后20秒（按住确定键不放的话S一直亮着）。若密码不正确则电路发出报警信号（用放光二级管J和蜂鸣器表示，报警就是点亮放光二级管J，蜂鸣器响起），警报持续时间也为Tx。任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。
元器件清单
电路框图
单元电路的设计
密码验证模块
此模块主要是用输入键盘和74LS138实现，74LS138为3线-8线译码器,它的真值表如表1-1.
表1-1
由表1-1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把S1 S2 S3 A2 A1 A0作为密码输入端，与输入键盘相连,共有26=64种输入情况。Y0—Y7只需要选择其中一端作为密码验证信号输出就行了。有8个选择，也就是修改密码时，只有8个不同的固定密码可以选。电路连接图如1-1.
图1-1
密码设
定端 至74LS175
密码和密码选择端对应表如表1-2
表1-2
计时模块
此模块选用555电路单稳态的一种变形。如图2-1.
至74LS175
B
图 2-1
按下确定开关将在时基电路输出端OUT（第3引脚）产生高电平，经延时Tx后，输出端OUT将保持低电平不变。(Tx≈1.1R1C1)
当按钮按下时C1储存的电荷通过SW7泄放，2脚TR受低电平触发，555置位，3脚输出高电平。松开按钮后，定时即开始，此时电源通过电阻R1向C1充电，使C1两端电平不断升高，当升至2/3Vcc时，时基电路复位，定时结束，3脚输出低电平。
锁定输出
此模块用的是D触发器74LS175.其电路连接如图3-1
来自
74HC138
A
A
来自555
该模块是把密码验证模块送来的验证结果存住。在按下确定键时，555电路3脚
表3-1
图3-1
逻辑组合模块
此模块的两个输入端是接锁定模块的输出端A和计时模块的输出端B。两个输出端分别接开锁指示灯S和报警指示灯J。它们的真值表如表4-1。
表4-1 所以S = A B J=A B
由此可以选用74LS00.实现该模块的逻辑功能A的非直接用74LS175的3引脚输出。其连接图如图4-1.
A B
A
图4-1
总电路图
问题及解决
设计该电路的最初方案是用51单片机实现，其优点是硬件电路简单，功能拓展方便。但该课程设计的要求是电路主要选用中规模TTL集成电路74系列（不能用专用集成电路）。所以放弃最初方案。
密码验证模块的最初设计方案是用逻辑门电路实现，但其缺点是电路连接复杂。还有一种普遍的方案是用数据比较器74LS85，其优点是可以设置16种密码但只用一片的话只有4位密码输入。使用译码器74LS138可使电路连接简单得
多，也可以有6位密码输入。
开始时设计存在一个缺点，就是在按确定键后到计时结束这段时间内键盘密码的输入是有效。即在第一次按错密码而警报响起时马上输入正确密码，则警报停，开锁信号灯亮。其波形图如图5-1.（S, J为低电平时才能点亮LED灯）
t
t
t
t
图5-1
经过思索应该引进锁存器，翻阅资料好，发现D触发器74LS175可以解决该问题，于是增加了74LS175。但还有个缺点，就是给电路上电时，前22秒是会给555电路的C1充电，3引脚在这段时间是高电平，而74LS175输出的是低电平，有表4-1可知S亮，既锁会打开。为解决这个缺点，可以增加个二极管。
实物演示
初始状态，此时警报灯和开锁灯都灭，蜂鸣器不响
出入错误密码 （100000），此时警报灯亮，开锁灯灭，蜂鸣器发出警报声响
输入正确密码 （100111），此时警报灯灭，开锁灯亮，蜂鸣器不响
心得体会
以上为所设计的电子密码锁，这是我跟同组人员经过多次修改，多次连接电路而做好的一个课程设计。要完成一个完整的课程设计，确实不像其他作业那么容易轻松，它是需要你对课本有一个扎实的基础知识，又需要你的逻辑思维能力和动手能力。在做这个课程设计的过程中，我重新温习了这学期数电课本的知识，查阅了相关的一些资料，认真专心地和同组人员共同完成了它，虽然设计算是完整得做好，但由于我们水平有限，其中还是存在些许缺点，比如改密码的时候不够方便，不过我们会继续努力。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社.2009
[2]叶桂娟.555时基电路原理、设计与应用.电子工业出版社.2007
《数字电子技术基础》
课程设计报告
设计题目： 院 系： 专 业： 班 级： 姓 名： 同组人员： 学 号：
二0一一年 十二月 二十三日
目录
设计目的........................................................................................................................................... 3 技术指标........................................................................................................................................... 3 元器件清单....................................................................................................................................... 3 电路框图........................................................................................................................................... 4 单元电路的设计 ............................................................................................................................... 5
密码验证模块 ........................................................................................................................... 5 计时模块 ................................................................................................................................... 6 锁定输出 ................................................................................................................................... 7 逻辑组合模块 ........................................................................................................................... 8 总电路图........................................................................................................................................... 9 问题及解决....................................................................................................................................... 9 测试数据......................................................................................................... 错误！未定义书签。 心得体会......................................................................................................................................... 12 参考文献......................................................................................................................................... 12
设计目的
1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。
2、培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。
3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用的分析方法和工程设计方法。 4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能。
5、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的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，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，受到了广大用户的亲睐。
技术指标
每把锁都有其预先设定好的（六位二进制数）密码，该密码可以修改。输入密码按确定键后，若密码正确则锁打开（此设计用发光二极管S表示锁，锁打开就是点亮发光二极管S），打开的持续时间Tx为按下确定键到松开后20秒（按住确定键不放的话S一直亮着）。若密码不正确则电路发出报警信号（用放光二级管J和蜂鸣器表示，报警就是点亮放光二级管J，蜂鸣器响起），警报持续时间也为Tx。任意输入密码而不按确定键的话电路不会有反应。
元器件清单
电路框图
单元电路的设计
密码验证模块
此模块主要是用输入键盘和74LS138实现，74LS138为3线-8线译码器,它的真值表如表1-1.
表1-1
由表1-1可知每个输出端为0时都有唯一的输入码，所以可以把S1 S2 S3 A2 A1 A0作为密码输入端，与输入键盘相连,共有26=64种输入情况。Y0—Y7只需要选择其中一端作为密码验证信号输出就行了。有8个选择，也就是修改密码时，只有8个不同的固定密码可以选。电路连接图如1-1.
图1-1
密码设
定端 至74LS175
密码和密码选择端对应表如表1-2
表1-2
计时模块
此模块选用555电路单稳态的一种变形。如图2-1.
至74LS175
B
图 2-1
按下确定开关将在时基电路输出端OUT（第3引脚）产生高电平，经延时Tx后，输出端OUT将保持低电平不变。(Tx≈1.1R1C1)
当按钮按下时C1储存的电荷通过SW7泄放，2脚TR受低电平触发，555置位，3脚输出高电平。松开按钮后，定时即开始，此时电源通过电阻R1向C1充电，使C1两端电平不断升高，当升至2/3Vcc时，时基电路复位，定时结束，3脚输出低电平。
锁定输出
此模块用的是D触发器74LS175.其电路连接如图3-1
来自
74HC138
A
A
来自555
该模块是把密码验证模块送来的验证结果存住。在按下确定键时，555电路3脚
表3-1
图3-1
逻辑组合模块
此模块的两个输入端是接锁定模块的输出端A和计时模块的输出端B。两个输出端分别接开锁指示灯S和报警指示灯J。它们的真值表如表4-1。
表4-1 所以S = A B J=A B
由此可以选用74LS00.实现该模块的逻辑功能A的非直接用74LS175的3引脚输出。其连接图如图4-1.
A B
A
图4-1
总电路图
问题及解决
设计该电路的最初方案是用51单片机实现，其优点是硬件电路简单，功能拓展方便。但该课程设计的要求是电路主要选用中规模TTL集成电路74系列（不能用专用集成电路）。所以放弃最初方案。
密码验证模块的最初设计方案是用逻辑门电路实现，但其缺点是电路连接复杂。还有一种普遍的方案是用数据比较器74LS85，其优点是可以设置16种密码但只用一片的话只有4位密码输入。使用译码器74LS138可使电路连接简单得
多，也可以有6位密码输入。
开始时设计存在一个缺点，就是在按确定键后到计时结束这段时间内键盘密码的输入是有效。即在第一次按错密码而警报响起时马上输入正确密码，则警报停，开锁信号灯亮。其波形图如图5-1.（S, J为低电平时才能点亮LED灯）
t
t
t
t
图5-1
经过思索应该引进锁存器，翻阅资料好，发现D触发器74LS175可以解决该问题，于是增加了74LS175。但还有个缺点，就是给电路上电时，前22秒是会给555电路的C1充电，3引脚在这段时间是高电平，而74LS175输出的是低电平，有表4-1可知S亮，既锁会打开。为解决这个缺点，可以增加个二极管。
实物演示
初始状态，此时警报灯和开锁灯都灭，蜂鸣器不响
出入错误密码 （100000），此时警报灯亮，开锁灯灭，蜂鸣器发出警报声响
输入正确密码 （100111），此时警报灯灭，开锁灯亮，蜂鸣器不响
心得体会
以上为所设计的电子密码锁，这是我跟同组人员经过多次修改，多次连接电路而做好的一个课程设计。要完成一个完整的课程设计，确实不像其他作业那么容易轻松，它是需要你对课本有一个扎实的基础知识，又需要你的逻辑思维能力和动手能力。在做这个课程设计的过程中，我重新温习了这学期数电课本的知识，查阅了相关的一些资料，认真专心地和同组人员共同完成了它，虽然设计算是完整得做好，但由于我们水平有限，其中还是存在些许缺点，比如改密码的时候不够方便，不过我们会继续努力。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社.2009
[2]叶桂娟.555时基电路原理、设计与应用.电子工业出版社.2007