典加密电路设计书

1 / 10 典加密电路设计书 一、 设计目的： 设计一个古典加密电路，实现如下图的功能 。 明 文 信 源 解 密 器加 密 器 接 收 者密 钥 密 钥mk 二、 设计要求： 电路实现对 并行输入 明文为 16位 的 二进制序列，用 16位二进制密匙进行加密（密钥为设计人学号乘 133 的 16 位二进制数。）， 加密以后 再 串行传输，串行解密后，串行输出。 以 48号为例： K=（ 48*133） 10=（ 6384） 10=（ 0001 1000 1111 0000） 2 三、 设计步骤 ： 1. 设计方案 ： 电路总体由 行输入每一帧 16 位二进制数据，每一位数据用一个异或门加密，并行传输到接收端，再由 16选 1数据选择器控制，一位一位地串行输出，在经过一个异或门解密，可得到串行输出的二进制数据。每一帧数据输入后，用四个 74161 芯片的输出端保持，直到16 位数据处理完毕，再接收数据的输入。如此循环，便可连续传输数据。 2 / 10 2. 设计过程 ： 第一步： 我们先做了一个一位的数据加密传输系统，实现了对单位数据的加密传输。加密与解密主要依据异或门的这一性质： (M + K) + K=M。 如下图： 第二步： 我们打算让 16位的数据并行输入与加密，经过两个 16选 1数据选择器 将并行 加密的数据 一位一位相对应地选出来，再解密输出。 于是我们先设计出了 16选 1数据选择器。如下图： 3 / 10 下一张图是对 16选 1数据选择器的仿真： 输入 P=（ 0101 0101 0101 0101） 2，输出 4 / 10 5 / 10 第四步： 将 16选 1数据选择和上一个电路组合起来，可以实现 对一帧 16 位数据 的加密传输。电路如下图： 第五步： 在输入端加 4个 74161控制数据一帧一帧地输入 ,从而实现一个完整的 6 / 10 数据加密传输系统： 电路图如下图所示： 7 / 10 该图所示：电路的加密密匙是 K=（ 0001 1000 1111 0000） 2 电路的输出是一个占空比为 50%的方波，而电路的输入是P=（ 0101 0101 0101 0101） 2 。 8 / 10 该图所示：电路此时的输入 是 P=（ 0101 0101 0101 0101） 2，输出是一个占空比为 50%的方波。 该图的密匙不变，输入是 P=（ 1111 1110 1100 1000） 2，输出如图所示，输入与输出一致。 四 、 设计总结： 9 / 10 这只是一个简单的加密电路，如果要考虑芯片的延时，要实现以上功能所用的芯片必须是高速的，否则电路可能因为延时造成输出紊乱。这样的同步问题出现在下面的情况中：当 第 16个上升沿 方波 脉冲输入时16 选 1 数据选择器的 输出一个高电平，经过一个非门反馈到输入控制端 的 ，使其处于高电平；在这一 上升沿方波脉冲 和 的高电平 使 74161 处于接受输入的状态， 输入端打开，新的 16 位 数据输入 ，再来一个 上升沿方波脉冲，数据输入控制端的 161芯片转换到保持状态 。这以过程的同步很重要 。由于一个周期只能传输一帧 16位数据，所以输入端数据的输入周期为 16 个脉冲周期 ，即： 每 经过 16 个脉冲周期才能传输一帧数据。 五、心得体会： 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程 ”千里之行始于足下 ”。 今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开进入社会前的第一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。通过本次课程设计，我充分理解了学习数字电子技术的重要性，进一步掌握了 强了全队合作的意识增进了同学之间的团结 协作能力。并且在本次课程设计的过程中充分运用了所学习的书本知识。 在真正的接触课程设计 之前，心里是一种模糊的感觉，觉得很难和繁琐无从入手，但当课程设计的题目给出来之后心里立刻有了明确的目标，虽然它所涉及到的知识依然是很复杂的，但至少有了明确的方向，对课程设计也有了一个新的整体的认识，那就是即使是再繁杂的任务也在你有了明确的任务和目标后可以细化到很小很简单的一个个任务上，分步 10 / 10 完成，整体串联。 在着手做课程设计之前，我们所学的知识大部分都是为了准备考试，即学的都是死的知识，譬如理解 161 的功能，以及各种状态之间的转换，但具体到实际应用中如何实现，如何把一个电路图变成实际的电路却不知道如何操作。知识和实践之间还是有很大的距离的，而且远不像想象中的那么简单，完全是两种不同的感觉。 众所周知，课程设计是分小组完成的。每个人负责不同的方面，大家交流协作共同为了一个目标而努力。然而这其中就设计到信息的及时交流问题，因为各个部分虽然说是独立的，但却有相互之间紧密的联系着，一个人的结论可能就是下一个人进行下去的开始，通过这次课程设计我们学会了如何更好的表达自己的想法，如 何与别人交流经验，团结协作，这些都