数字逻辑电路课设电子密码锁电路

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1课题背景

目的意义

随着电子工业的进展，数字电子技术差不多深入到了人们日子的各个层面，而且各种各样的电子产品也正在日新月异地向着高精尖技术进展。由于电子产品的功能别断增加，使用也越来越方便，有点产品差不多成为了人们日常日子中别可缺少的必备物品。进展历史悠久的机械式门锁，因其功能单一，安全性能较差等缺点，必将被新一代的电子门锁所代替。新颖的多功能电子门锁，集电子门锁、防盗报警器，门铃等功能于一身，而且还具有定时器召唤，断电自动报知，显示屋内有无人和自动留言等诸多附加功能。在将来的日子中，数字密码锁必将在学领域再创新的成绩，将给我们的日子带来更大的便利，前景别可估量。

基本理论基础

TTL门电路基础芯片为基本，经过芯片间功能的组合，可实现各种有用的功能。本实验要紧用与非门电路元件芯片实现试验目的。并自拟以下两种方案。

2方案比较与挑选

方案一

方案一如图所示。

图方案一

由4个单刀双掷开关构成密码开关，用户能够经过操纵开关来操纵A、B、C、D四个输入端的电平的高低，进而操纵输出电平的高低以及报警信号的工作。当输入端与设置的密码相符时，则输出为高电平，二极管亮，否则输出为低电平，同时发出报警，即蜂鸣器发出响声，至此完成电路的设计。

方案二

方案二如图所示。

图方案二

用4个异或门连接输入端，并分不于反相器连接，再相与。当输入密码与设置密码相并且，电路输出为高电平，发光二极管别亮，当输入密码与设置密码别相并且，电路输出为低电平，发出报警，发光二极管亮。至此完成电路的设计。

方案挑选

两种方案都充分用到了门电路及数字电子技术课程上所学的知识。两种方案都需要74LS00、74LS04、74LS20三种门电路芯片，可有实验室供应设备。另外也并且具备LED及扬声器报警之类的报警电路。

但由于方案二中需要的异或门连接输入端与XCR_2反相器较一相比过于复杂而又难以搜集元件。虽方案一中需要4只单刀双掷开关，但能够用导线的断连暂时代替双掷的效果。最后决定使用方案一举行实验。

3组合逻辑电路

组合逻辑电路是用各种门电路组成的，用于实现某种组合逻辑功能的复杂逻辑电路。组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时间的输出仅仅取决于该时间

的输入，与电路原来的状态无关。所以，组合逻辑电路在电路结构上的特点是：输出与输入之间普通没有反馈贿赂；电路中没有经历单元；当输入信号的状态组合改变时，输出状态也随着改变。

组合逻辑电路的功能以逻辑图、逻辑表达式、真值表等形式举行描述。逻辑图是描述实现逻辑功能的电路结构，但对功能的描述别够直观；逻辑表达式和真值表可以直观、明显的描述逻辑功能，因此举行逻辑电路分析和逻辑咨询题的实际电路设计时，通常使用列出真值表分析逻辑电路的逻辑功能，或者列出真值表分析实际逻辑咨询题的逻辑关系，并从真值表得出逻辑命题的函数表达式，设计实现逻辑命题的逻辑电路。

组合逻辑电路的分析办法

组合逻辑电路的分析，算是找出给定逻辑电路输出和输入之间的逻辑关系，从而了解给定逻辑电路的逻辑功能。组合逻辑电路的分析办法通常采纳代数法，分析过程普通按下列步骤举行：

（1）依照给定组合逻辑电路的逻辑图，以每个门电路的输入端输入信号为自变量，写出各种逻辑门输出端的逻辑表达式，关于中间变量最好在写出表达式的并且化简，以免积存到最终。

（2）化简总输出端的逻辑表达式。

（3）列出真值表。

（4）从逻辑函数表达式或真值表，分析出给定组合逻辑电路的逻辑功能。

组合逻辑电路的设计

关于第一具逻辑表达工式或逻辑电路，其真值表能够是惟一的，但其对应的逻辑电路或逻辑表达式也许有多种实现形式，因此，一具特定的逻辑咨询题，其对应的真值表是惟一的，但实现它的逻辑电路是多种多样的。在实际设计工作中，假如由于某些缘故无法获得某些门电路，能够经过变换逻辑表达式变电路，从而能使用其他器件来代替该器件。并且，为了使逻辑电路的设计更简洁，经过各办法对逻辑表达式举行化简是必要的。组合电路可用一组逻辑表达式来描述。设计组合电路直算是实现逻辑表达式。要求在满脚逻辑功能和技术要求基础上，力求使电路简单、经济、可靠、实现组合逻辑函数的途径是多种多样的，可采纳基本门电路，也可采纳中、大规模集成电路。

组合逻辑电路的设计普通可按以下步骤举行:

（1）逻辑抽象。将文字描述的逻辑命题转换成真值表叫逻辑抽象。首先要分析逻辑命题，确定输入、输出变量；然后用二值逻辑的0、1两种状态分不对输入、输出变量举行逻辑赋值，即确定0、1的具体含义；最终依照输出与输入之间的逻辑关系列出真值表。

（2）挑选器件类型。依照命题的要求和器件的功能及其资源事情决定采纳哪种器件。

（3）依照真值表和选用逻辑器件的类型，写出相应的逻辑函数表达式。

（4）依照逻辑函数表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。

实际设计时，还要举行生产工艺设计，包括举行生产工艺设计，包括器件安装机箱、电源、操纵开关、输入开关、相关显示电路、外观布置、生产工艺等的设计。

4TTL与非门电路

全称Transistor-TransistorLogic,即BJT-BJT逻辑门电路，是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路，应用较早，技术已比较成熟。TTL要紧有BJT（BipolarJunctionTransistor即双极结型晶体管，晶体三极管）和电阻构成，具有速度快的特点。最早的TTL门电路是74系列，后来浮现了74H系列，74L系列，74LS,74AS,74ALS等系列。

TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采纳二进制规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器操纵的设备内部各部分之间通信的标准技术。

TTL电平信号关于计算机处理器操纵的设备内部的数据传输是非常理想的，首先计算机处理器操纵的设备内部的数据传输关于电源的要求别高以及热损耗也较低，另外TTL电平信号直截了当与集成电路连接而别需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路；再者，计算机处理器操纵的设备内部的数据传输是在高速下举行的，而TTL接口的操作恰能满脚那个要求。TTL型通信大多数事情下，是采纳并行数据传输方式，而并行数据传输关于超过10英尺的距离就别适合了。这是由于可靠性和成本两面的缘故。因为在并行接口中存在着偏相和别对称的咨询题，这些咨询题对可靠性均有妨碍。

基本TTL反相器别难改变成为多输入端的与非门。它的要紧特点是在电路的输入端采纳了多发射极的BJT。

下图是采纳多发射极BJT用作2输入端TTL与非门的输入器件的一具实例。

当任一输入端为低电平常，T

1的发射结将正向偏置而导通，T

2

将截止。结果

将导致输出为高电平。惟独当全部输入端为高电平常，T

1

将转入倒置放大状态，

T2和T

3

均饱和，输出为低电平。

图TTL二输入与非门

当任一输入端为低电平常，T

1

的发射结将正向偏置而导通，T

2

将截止。结

果将导致输出为高电平。惟独当全部输入端为高电平常，T

1

将转入倒置放大状态，

T2和T

3

均饱和，输出为低电平。

74LS00芯片引足图及功能表

74LS00是一具4个二输入与非门芯片，其引足图如下：

图74LS00的引足图其功能表如表

表74LS00的真值表

74LS20芯片引足图及功能表

74LS20是一具四输入与非门，其引足图如图：

图74LS20的引足图其真值表如表

表74LS20的真值表

5电路原理图

图电路原理图

图中，U1、U2为与非门，U3为非门，D1为发光二极管。当输出密码与设置密码相并且，U2输出端为低电平，输出为高电平1，发光二极管别亮。当输出密码与设置的密码别相并且，U2输出端为高电平，则电路的输出为低电平，并且发出报警，发光二极管亮。

当输入密码为1010时，输出为1，报警灯别亮。得到的结果与设计要求一模一样。

当输入的密码与设置的密码别相并且，输出为0，发光二极管亮，与设计要求也相同。讲明设计的电路是正确的。

6总结与心得

以上为我们所设计的电子密码锁电路，它通过多次修改和整理，以是一具比较别错的设计，能够满脚人们的基本要求，但因为水平有限，此电路中也存在一定的咨询题，譬如讲电路的密码别能遗忘，一旦遗忘，就非常难打开，这能够经过增加电路解决，但过于复杂，本次设计未其中；而且此次实验并未加入备用电源部分，在实际应用中若浮现停电断电事情则启动备用电源以接着实现密码锁功能。

电路密码惟独16种可供修改，但由于他人别懂密码的位数，而且还要求在规定的时刻内按一定的顺序开锁，因此他人开锁的几率非常小；电路中未加显示电路，但可经过其它数字模块实现这一功能。这需要一段时刻的进一步改进，假如有好的意见，希翼老师给以支持。

经过这几天的学习，我感受有非常大的收获：首先，经过学习使自个儿对课本上的知识能够应用于实际，使的理论与实际相结合，加深自个儿对课本知识的更好明白，并且实习也段练了我个人的动手能力：可以充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。对我们学生来讲，理论与实际同样重要，这是我们往后在工作中讲明自个儿能力的一具重要标准。

经过对各元器件的引足功能、真值表的分析、并设计其原理图，且利用电子电路计算机举行仿真使得学习研究电子技术变得更加简单、直观，学习效果进一步提高，带动了学习的积极性。

经过学习使自个儿对课本上的知识可以应用于实际，使得理论与实际相结合，加深了对课本上知识的明白，并可以利用到图书馆查阅资料，增加了许多课本以外的知识，且实习也锻炼了我个人的动手能力，经过书写电子密码锁论文并且也锻炼了我的文字表达能力。

在设计过程中，我感觉到了老师对学生的那种悔人别卷的精神，每天的固定时刻，老师都来给我们指导，使我们少走弯路，顺利完成实习任务，请允许我向你们致意崇高的敬意，谢谢你们，老师！

参考文献

[1]伍时和