4位数字密码锁的设计

电子技术综合课程设计

报告

设计题目：用与非门设计一个4位代

码的数字锁

专业班级： --------- 学生姓名： ---

学生学号： -

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指导教师： -

设计时间： 2016-6-20 ∽ 7-1

1、课程设计任务、要求:

设计一个保险箱用4位代码数字锁，如果输入代码与设定的代码（1101）相同，则保险箱被打开，绿色指示灯亮，错误则红色指示灯亮并发出声音报警。

2、课程设计目的、意义：

1.通过课程设计巩固、深化和扩展理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识

的能力，逐步增强实际工程训练。

2.运用所学数字电路技术的知识设计一个4位数字的代码锁，并能够通过计算，得到

该电路需要的元器件型号和参数值大小；

3.学习并使用仿真软件 protues 经行模拟仿真，熟悉元件库和各种仪器的使用，作

图并进行调试，能够最终模拟出最符合要求的设计图。

4.让我们能够通过运用所学知识设计电路来模拟出实际生活中的一些常见的器件，将

知识和运用联系起来。

5.可以培养并锻炼我们的动手实践的能力、查阅手机资料的能力、独立思考分析解

决问题的能力以及团结合作的能力，以便在以后的学习工作和生活中，能够更好

地分析解决真实遇到的问题。

3、设计题方案比较、论证

方案一：用4个异或门连接输入端，并分别于反相器连接，再相与。当输入密码与设置密码相同时，电路输出为高电平，发光二极管不亮，当输入密码与设置密码不相同时，电路输出为低电平，发出报警，发光二极管亮。其电路图如图3.1

图3.1 方案一的电路图

方案二：由4个单刀双掷开关构成密码开关，用户可以通过控制开关来控制A、B、

C、D四个输入端的电平的高低，进而控制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，并且发出报警，即蜂鸣器发出响声，至此完成电路的设计。其电路图如图3.2

如图3.2 方案二的电路图

方案比较论证：由于第一个方案中利用RV2、R5、C4、PNP型三极管、R6使第一块芯片的电压控制得到连续变化的电压，进而使第二块芯片产生多变的频率；虽符合题目的要求，但所用器件以及电路图相比方案一复杂，所以选择淘汰。方案二仅使用4个单刀双掷开关构成密码开关来控制四个输入端的电平的高低，进而控制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，并且发出报警，即蜂鸣器发出响声。符合题目要求，所使用的元器件也少。

4、各单元电路设计，元器件参数计算、选择、电路图绘制，总体电路图

元器件选择：74LS00芯片，74LS20芯片，蜂鸣器，LED 灯，开关

图3.3 仿真结果图

5、元器件常识，布局、布线技巧，焊接工艺技巧

元器件常识：

1)电容：

磁性电容没有极性，标准为4300时为4300PF，103时为uF；耐压值≤50V。电解电容有极性，一般正极长，负极短，且负极有白色条纹。耐压值比较高≤1000V。

2)电阻

使用标称值E24，各种颜色代表的值如下表：

3)电位器：

电位器中间的引脚的滑动片，最大阻值读数例如：103=10k欧，202=2k欧

4)扬声器

一般无正负极。

5)发光二极管：

发光二极管的压降一般为1.8V ∽ 2.2V，电流5 ∽ 25mA

布局原则：

1、根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性。按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。

2. 根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。根据某些元件的特殊要求，设置禁止布线区。

3. 综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程。

加工工艺的优选顺序为：元件面单面贴装——元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴装一次波峰成型）——双面贴装——元件面贴插混装、焊接面贴装。

4、布局操作的基本原则

A. 遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局．

B. 布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件．

C. 布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短，关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分．

D. 相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局；

E. 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局；

F. 器件布局栅格的设置，一般IC器件布局时，栅格应为50--100 mil,小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设置应不少于25mil。

G. 如有特殊布局要求，应双方沟通后确定。

5. 同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致，便于生产和检验。

6. 发热元件要一般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件。

7. 元器件的排列要便于调试和维修，亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器件周围要有足够的空间。

8. 需用波峰焊工艺生产的单板，其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。当安装孔需要接地时, 应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。

9. 焊接面的贴装元件采用波峰焊接生产工艺时，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直，阻排及SOP（PIN间距大于等于1.27mm）元器件轴向与传送方向平行；PIN间距小于1.27mm（50mil)的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接。