四位数字的电子锁电路数电课程设计

四位数字的电子锁电路设计

1 四位数字的电子锁设计

1.1电路原理系统框图

图1 电路原理框图

1.2 方案的比较

1.2.1方案一

总电路图：

图2 方案一总电路图

原理说明：由数字开关与译码器输入密码，按键输入触发接成环形计数器的移位寄存器，计数器记录密码输入个数来和控制各锁存器时钟端来使显示稳定，四位锁存器时钟开关按下，74LS175存储密码，之后4个锁存器依次检测四个等于信号的输出，若依次为一，则正确，否则错误。计数器控制一次输入密码个数最多为四，超过则错误。密码比较使用74LS85四位数值比较器级联，只能依次输入正确密码触发74ls74给信号输出正确密匙，输出结果驱动由传输门控制密码子正确是的开锁显示，正确密码则led灯亮解锁，反之蜂鸣器发出警报.

1.1.2方案二

总原理图：

图3 方案二的总电路图

原理说明：如上电路图所示，由数字开关与译码器输入密码，分配器和锁存器分配数据显示在数码管上，计数器记录密码输入个数来控制数据分配和控制各锁存器时钟端来使显示稳定，四位锁存器时钟开关按下，74LS175存储当前，密码比较使用

74LS85四位数值比较器级联，输出结果驱动由传输门控制密码子正确是的开锁显示，以及密码错误的蜂鸣器报警。

1.3方案的选择

两个方案相同之处：使用了编码器及反相器作为密码输入部分，用与非门进行电路输入错误信号是的封锁，密码检测部分都用了74ls85比较器用来对二次密码的检测和比较。两方案制作都需要一定量芯片，制作成本较高；

不同之处：方案一具备完备功能，满足实验全部要求，线路中用了网络标号做线路连接，使电路图简单美观，输入部分用了移位寄存器对输入信号移位已输入四位密码；方案二初步功能虽具备，但电路封锁后仍可改变末尾密码，有弊端，且整个电路图接线复杂，难制作出实物，用的是数据分配器对输入密码进行分配，74ls175对信号进行多次储存，计算复杂。综合比较两方案，选择方案一为佳。

2整体设计方案的分析

2.1输入单元电路

电路图示：

图4 输入单元电路图

原理说明：信号输入数J1开关，经74ls147编码器及反相器向储存器传输转化为二

进制数，同时有方向加载个八位与非门及74ls194移位寄存器进行封锁及移位，

74ls161计数器计数对数字输入信号进行计数，开关space对寄存器预置数，初始值

为1000，开关w打开切断寄存器清除端低电平，输出低电平，不进行数字移位而由

检测装置移位检测。

74LS147引脚图及功能表：

图5 74ls147引脚图

管脚图：引出端符号： 1－9 编码输入端(低电平有效) ABCD 编码输出端(低电平有效）表1 4ls147功能表

功能说明：74LS147优先编码器有9个输入端和4个输出端。某个输入端为0，代表

输入某一个十进制数。当9个输入端全为1时，代表输入的是十进制数0。4个输出

端反映输入十进制数的BCD码编码输出。

74LS147优先编码器的输入端和输出端都是低电平有效，即当某一个输入端低电平0

时，4个输出端就以低电平0的输出其对应的8421 BCD编码。当9个输入全为1时，4个输入出也全为1，代表输入十进制数0的8421 BCD编码输出。

74ls194引脚图及功能表：

图6 74ls194引脚图

表2 74ls194功能表

功能说明：当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA－QD）均为低电平。当工作方式控制端（S0、S1）均为高电平时，在时钟（CLOCK）上升沿作用下，并行数据（A －D）被送入相应的输出端QA－QD。此时串行数据（DSR、DSL）被禁止。当S0为高电平、S1为低电平时，在CLOC上升沿作用下进行右移操作，数据由DSR送入。当S0为低电平、S1为高电平时，在CLOCK上升沿作用下进行操作，数据由DSR送入。当S0和S1均为低电平时CLOCK被禁止。74LS194只有当CLOCK为高电平时S0和S1才可改变。

2.2储存单元

电路图示：

图7 储存单元电路图

原理说明：此部分由四个74ls175上升沿触发的四位D触发器作为储存器，开关R 接175清零端低电平有效，打开R即清零储存器，图上显示器置于密码锁内部只做测试点录用，网络标号分别对应节点。

74ls175引脚图及真值表:

图8 74ls175引脚图

表3 74ls175功能表

74ALS175N为一四路的锁存器，当CLK引脚输入上涨沿时，1D-4D

被锁存到输出端（1Q-4Q）。在CLK其他状态时，输出与输入无关。

2.3检测单元

电路图示：

图9 检测单元电路图

原理说明：此部分用了四个74ls85D数值比较器及四个D触发器作为储存器，当二次输入密码，通过储存部分ABCD端口，当输出正确顺序的密码，比较器输出A=B端高电位依次触发D触发器翻转，最后输出比较结果。

74ls74功能表及引脚功能图：

表4 74ls74功能表

表5 74ls74引脚功能表

74ls85逻辑图及功能表：

图10 74ls85引脚图

表6 74ls85功能表

2.4开锁及封锁单元

电路图示：

图11 开锁及封锁单元电路

原理说明：本部分双刀开关F接受触发器输出信号，正确密码是触发Q位高电平，接受高电平发光二级管灯亮，蜂鸣器接收低电平不发声，反之二极管不亮蜂鸣器发声，达到开锁及封锁功能，74ls161四位计数器计数错误输入密码次数，达到3次封锁电路是不能再输入，开关k可清零计数器。

74ls161引脚图及功能表：

表7 74ls161功能表