课程设计任务书
学生姓名： 吴培力 专业班级： 信息SY1201
指导教师： 刘可文 工作单位： 信息工程学院
题 目: 数字式电子锁的设计与实现
初始条件：
本设计既可以使用集成电路和必要的元器件等，也可以使用单片机系统构建数字密码电子锁。自行设计所需工作电源。电路组成原理框图如图1，数字密码锁的实际锁体一般由电磁线圈、锁栓、弹簧和锁柜构成。当线圈有电流时，产生磁力，吸动锁栓，即可开锁。反之则不开锁。
图1 数字式电子锁原理框图
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：
1）课程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。
2）其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。
3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。（报警动作为响1分钟，停10秒）
4）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。安装调试设计电路。
3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
1、 年 月 日，布置作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、 年 月 日至 年 月 日，方案选择和电路设计。
3、 年 月 日至 年 月 日，电路调试和设计说明书撰写。
4、 年 月 日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名： 年 月 日
系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
目录
摘要........................................................................3
Abstract....................................................................4
1绪论.......................................................................5
2设计内容和要求.............................................................6
2.1设计目的及主要任务......................................................6
2.11设计的目的............................................................6
2.12设计任务及主要技术主表................................................6
2.2设计思想................................................................6
3具体电路设计...............................................................7
3.1开锁密码输入结构........................................................8
3.2密码传输比较电路........................................................8
3.3计数报警电路...........................................................10
3.4整体电路图.............................................................12
4模拟仿真..................................................................13
4.1开锁密码输入结构仿真...................................................13
4.2整体电路的模拟仿真.....................................................14
5心得体会..................................................................15
6参考文献..................................................................16
摘要
数字电子技术课程设计对所学的基础理论知识是一次实践检测的过程。
本文的电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对门的电子控制，并且有各种附加电路保证电路能够安全工作，具有极高的安全系数。该系统主要由密码存储电路，比较电路，开锁输入，报警电路，锁体组成。密码存储电路与比较电路主要由开关和非门构成，开锁输入主要由74LS194移位寄存器构成，报警电路主要由74LS192和报警灯构成。
Abstract
The curriculum design of the class Digital Electronic Circuit and Logic Design is an opportunity to put what you learn theoretically into the reality.
In this passage ,the electronic lock ,which is made of digital electronic circuit ,is a high security system which can protect the electronic gate and additional circuit .This system includes circuits of password saving , comparing , inputing and warning .The password saving and comparing circuits are made of electronic switches and N-Gate .The inputing circuit is made of the chip 74LS194 .The warning circuit is made of chip 74LS192 and the alarm.
1、绪论
随着科学技术的飞速发展，电子技术已广泛应用于国防、交通、科技及工农业生产等各个领域，它与人们的工作和生活息息相关。因此，只有掌握电子技术的基本知识和实用技能，才能适应高速发展的信息时代。
现代电子技术的快速发展,数据的采集与处理广泛地应用在自动化领域中。在生活或工业领域中 电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。
现代社会的电子科技的日新月异，这就要求我们独力思考，理论联系实际，并且发挥我们的创新意识，此次数电课程设计为我们提供了良好的实践平台，也为我们走向社会提供了良好的基础。
我们通过此次设计能将学到的理论知识应用于实际，不仅能巩固书本上的知识，而且要求我们独立查阅资料，设计电路，焊接电路板，培养我们独立思考的能力。我希望自己能够充分利用这次机会，更加深刻的了解课本上的知识，以及培养自己的动手操作能力。
2、设计内容和要求
2.1设计的目的及主要任务
2.11设计的目的
设计一个密码锁电路并具有报警功能
2.12设计任务及主要技术指标
1）课程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。
2）其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。
3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁（报警动作为响1分钟，停10秒）。
4）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。安装调试设计电路。
2.2设计思想
由移位寄存器构成密码输入电路，有开关与非门构成密码比较与存储电路，四个74LS192计数器分别构成由输入三次错误，报警60秒停10秒连续三次的报警电路，灯泡亮表示报警，报警再加反馈回路实现对前面电路的控制。
3、电路具体设计
3.1开锁密码输入结构
主要芯片：74LS194 移位寄存器
引脚图
原理图
开锁电路原理图如图所示，当A闭合时，时钟信号接入，寄存器工作，通过U19键输入2进制密码。
3.2密码传输比较电路
主要芯片：74LS04反相器、74LS20与非门
引脚图
SN74LS20
功能表
SN74LS04 SN74LS20
原理图
密码传输比较电路原理图如图所示，S1-S4为设定密码开关，若开关打向有反相器的一端，则设置该位密码为0；反之，开关打向无反相器的一端，则设置该位密码为1。通过寄存器输入的4位2进制密码进入到比较电路中，若密码正确，则将输入4个1到与非门中，与非门输出0；反之，若密码错误，与非门输入端至少有一个0，与非门输出1。
3.3计数报警电路
主要芯片：74LS192计数器
引脚图
功能表
原理图
计数电路如图所示，UP端接脉冲信号，DOWN端接地，密码比较端输出接到74LS192计数器的LD端，若密码正确，触发锁体解锁，并且LD端为低电平，不计数；若密码错误，LD端为高电平，计数器计数，输出端与门输出0，信号传输后清零密码输入端74LS194寄存器，即可再次输入密码。若连续3次密码错误，输入端与门输出1，触发报警电路。
报警电路如图所示，左边与右边2个计数器构成69秒减计数，用于实现报警动作响60秒停10秒。而中间的计数器构成三进制计数器，用于实现三次密码错误电路报警并自锁。当密码连续3次输入错误，计数电路部分与门输出1，启动69秒减计数器，同时报警电路工作，当时间减到9秒时，通过左边计数器输出关闭报警电路。
3.4整体电路图
4、模拟仿真
4.1开锁密码输入结构仿真
该波形为输出与非门波形，高电平代表输入密码错误，低电平代表输入密码正确。
4.2整体电路的模拟仿真
通过EWB软件实现了整个电路的仿真，密码设置为0000，而输入密码为1111，连续三次密码输入不成功之后，系统报警，灯亮。
5、心得体会
通过这次的数电课程设计，我加深了对数字电路这门课程的理解，收获颇丰，实现真正把课堂上学习到的理论知识运用到实践上，但这和真正的设计有着很大的差别，须知以后的设计将会更复杂。
在本次试验中，我加深了对mulsitim仿真软件以及EWB仿真软件的理解，既巩固了课堂上学到的知识，又掌握了集成电路芯片的应用，在此基础上学习了数字系统设计的基本方法与原理，学会了科学的分析实际问题，独立解决问题，同时也培养了我认真严谨的态度。
虽说本次实验难度很大，但我还是尽了我最大的的努力去完成，即使最后的结果并不是很完美，但是在做课设的过程中我们学到了很多，同时我们也认识到自身的不足，相信在以后的学习实践过程中我会更加努力，改正自身缺点，争取做一个为祖国事业贡献力量的人才。
6、参考文献
[1] 吴友宇. 数字电子技术基础. 北京：清华大学出版社, 20## 年05 月
[2] 任潮，数字电子技术基础实验书
[3]《中国集成电路大全》编写委员会.中国集成电路大全：TTl集成电路.北京：国防工业出版社，1985
[4] 张庆双. 电子技术基础 技能 线路实例.北京：科学出版社，20##年08月
[5] 杨辉，张凤燕.大规模可编程逻辑器件与数字系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，1998
本科生课程设计成绩评定表
指导教师签字：
年 月 日
第二篇：数电实验课程设计总结报告(电子表)
数字电路课程设计
数字定时器:
课程设计任务书：
1）集成数字定时器
2）技术指标
1、设计一个数字定时器，要求它具有数字钟的功能，又可以按预定时刻发出控制信号对被控对象实施开关控制
2、时钟功能：具有24小时计时方式，显示时、分、秒。计时范围要求自00点00分00秒到23点59分59秒
3、要求具有校时电路，可对小时、分、秒分别校准。
4、可以同时设置四个以上的预定时刻，时刻的预选以5分钟为单位。
5、被控对象在达到预选时刻后，电铃连续响10秒，而监听器在10秒内断续鸣叫5次，即想一秒停一秒。
集成数字定时器的组成和工作原理
数字定时器一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器及部分扩展电路等组成，其基本逻辑功能框图如下所示：
数字电子钟的基本组成：
振荡器
振荡器是数字电子钟的核心，其作用是产生一个频率标准，即时间标准信号，然后再由分频器生成秒脉冲，所以，振荡器频率的精度和稳定度就基本决定了数字电子钟的准确度，为产生稳定的时间标准信号，一般采用石英晶体振荡器。如果精度要求不是很高的话我们可以采用由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器。一般而言，选用石英晶体振荡器所选用的晶振频率为32768Hz,再通过15级2分频集成电路得到1Hz的标准秒脉冲。
分频器
振荡器产生的时标信号频率很高，要使它变成用来计时的“秒”信号，需要若干级分频电路，分频器的级数和每级分频次数要根据时标信号的频率来决定。其功能主要有两个：一是产生标准秒脉冲信号，二是提供功能扩展电路所需的信号。
计数器
有了“秒”信号了就可以根据60秒为一分，60分为一小时，24小时为一天的进制，分别选定没“秒”、“分”、“时”的计数器。从这些计数器的输出可得到一分、一小时、一天的时间进位信号。在秒计数器钟因为是60进制通常用两个十进制计数器的集成片组成，其中秒个位是十进制的、十位是6进制的。可采用反馈归零法变“秒”十位为6进制，实现秒的60进制，同样，分计数器的与秒的一样，只是时计数器里需要变成24进制，也用反馈归零法实现。
译码器及显示器
因为计数器全部采用8421BCD码十进制计数集成芯片，所以“秒”、“分”、“时”的个位和十位都有四个状态输出端（Qa、Qb、Qc、Qd）。将这些输出端，接至译码电路，就可产生驱动七段数码显示器的信号。常用的集成芯片有74LS48和4511等。
校时电路
当数字钟接通电源或者计时出现误差时需要校正时间，校时电路的要求是：在小时校正时不影响分和秒的正常计数；在分校时时不影响时和秒的正常计数。
方案的实现：
秒脉冲发生器的设计：
本设计采用CD4060CMOS集成电路十四位二进制计数器/分频器来实现。
电路由两部分组成。2hz信号在经过一级D触发器构成的二分频电路就获得了1HZ的秒脉冲。
计数器的设计：
分和秒计数器都是模数为60的计数器，可以选用74LS90芯片级联组成模数为60的计数器。也可以用4518双重BCD加法计数器芯片，采用反馈归零法实现秒60进制，而时计数器是一个二十四进制的特殊进制计数器，其要求是“24翻一”，计数规律是：当数字时钟运行到“23时59分59秒”时计数器再加一个秒脉冲时数字钟自动运行到“00时00分00秒”，实现日常生活的24小时计数制，在次可以选用74LS74与74LS191来实现，也可以选用4518集成芯片采用反馈归零法完成二十四进制。由于4518使用起来简单，所用的芯片也少故本例采用4518来实现。
校时电路的设计：
由设计的要求可知该电路对校时电路的要求还是比较高的，设计的校时电路中三个控制开关S1,S2,S3分别用来实现“时”、“分”、“秒”的校准，开关处于正常位置分别接高电平，所以“时”、“分”、“秒”计数器按正常计数。当将S1置校时位置时，S1闭合，由分频器送来0.5秒的脉冲信号直接进入“时”计数器，使小时指示每0.5秒计一个字达到快速校时的目的。当“时”校准后，复位开关S1,再按下开关S2置“校分”位置，和校时的原理一样，将0.5秒的脉冲信号接入“分”计数器的CP端使“分”快速计数。当分校到合适的数字后，复位开关S2，数字钟进入正常走时状态。“秒”校准开关S3控制着一RS触发器（可以选用74LS74双D触发器集成片中的一D触发器来实现RS的功能）的状态。当S3置一“正常”位置时，触发器置“1”， 端输出低电平，关闭D8,Q端输出高电平，使D7打开，“秒”信号正常进入“秒”计数器，使时钟正常计时。若开关S3置于“秒校”位置，则触发器置零，Q端输出低电平，封锁D7,“秒”信号不能通过，而 端输出高电平，打开D8,使0.5秒的信号进入“秒”计数器，此时“秒”计数器快速计时。待“秒”校准后，松开复位S3，使其恢复置正常位置。其中周期为0.5秒的脉冲信号取自分频器。另外开关S1、S2、S3、在搏动时可能会产生抖动的现象，为了减少这种现象的发生可以在每个开关的两端各接一个电容以缓解抖动。
电路设计好之后先通过仿真来验证电路的可行性：
经仿真之后，进行安装与调试：
在实验面板上组装数字式电子钟时，应严格按图连接引脚，注意走线整齐，布局合理，器件的悬空端、清“0”端，置“1”端要正确处理。首先对照图对应安装好各元器件。并通过检查确认没问题才进行下一步操作。另外芯片、数码管、三极管、蜂鸣器……的安装一定要注意极性。千万别装反了。插拔芯片时要注意用力均匀，避免芯片管脚在插拔过程中变弯、折断。实践证明，新安装的电路板往往难以达到预期的效果，这是因为在设计的时候不可能周全地考虑元件的误差、器件参数的分散性、寄生参数等各种各样的客观因素。此外，电路板的安装中仍存在有可能没有查出来的错误。需要通过电路板的整体测试与调整，才可发现设计方案中的不足，之后查出电路安装中的错误并采取措施加以改进和纠正，就可以使之达到预定的技术要求。
电路安装完毕后，必须在不通电的情况下，对电路板进行认真细致的检查，以便纠正安装错误。检查应特别注意：元器件引脚之间有无短路、断路。IC座是否插反。电源的正、负极性有没有接反，正、负极之间有没有短路现象，电源线、地线是否接触良好。
设计心得及体会
这次实验总体来说完成的比较顺利，虽然中间也有一些考虑不周的小失误，但总体还成成功完成了实验。
本次我们组所选择的实验题目是一个纯数电的题目。相对于模电题目来说，这个题目所使用的芯片较多，超过以往历次实验，使用了10片以上的芯片，如此多的芯片导致线路连接起来十分复杂，使用了至少100根导线连接，复杂的电路要求十分准确的连接线路，在初次连接时就要确保正确，一个小小的连接错误就可能使整个系统失效，并且检查起来十分困难。我们在初次连接时使用了分块连接分块检查功能的方法，每连接一部分电路就验证一次功能，确保电路的正确性。
虽然电路连接很复杂，但是相对于模拟电路，调试起来十分轻松，没有模电各种滤波，系统参数的调节等麻烦。在仿真成功，电路连接正确的情况下，系统经过简单调试，很快工作了起来。但在定时电路中出现了一些小问题，在经过电路修改后，系统正常工作了起来。
这次实验中我们第一次使用所学的知识做了个具有完整功能的系统，虽然功能只与5元的电子表类似，但始终是我们的劳动成果，为我们以后设计更加复杂的系统做好准备。