数字电子技术课程设计-密码锁(2)

图3.12定时报警模块框图

4.protues仿真电路及原理

首先，解决5s内密码未输入完成自锁复位和报警，为解决该问题，画出时序图如下：

图3.13 时序图

其中D触发器D端接密码密码比较结果输出端06取反后的结果。CP端接5s定时单稳态输出3

图3.15 555定时报警电路（二）

图3.16 555定时报警电路

3.1.6开锁自锁模块设计

1.该模块功能是密码正确时安确认按钮时开锁，开锁信号由LED灯指示。5s后自锁电路。 2.该模块由D触发器和逻辑开关来实现。 3.结构框图：

图3.17自锁开锁模块框图 4.protues仿真电路及原理。

该模块原理为确认按钮给D触发器一个有效脉冲，密码正确后LED灯亮，否则不亮。5s定时结束通过反相器给另一个D触发器，使其断开键盘电源达到自锁。

图3.18 开锁和自锁电路

3.2 电路元件选择和参数计算

3.2.1 元件参数计算

设计中有5s和20s定时，选择了555定时器组成的单稳态触发器来完成。 其中5s定时电路中R为455k，C为10u。具体公式如下：

TW=1.1RC

20s定时电路的R为1818k,C为10u。公式同上。

报警频率设置为1Hz，则采用555定时器构成的多谐振荡器来完成，其中多谐振荡器公式为：

由上述公式计算得R1为100k，R2为21.4k，C为10u。

3.2.2元件选择

元件选择见表3.1所示

表3.1 元件表

3.3特殊器件的介绍

本系统中主要使用了555定时器芯片。下面就该器件的功能特点、主要参数和使用方法作相应说明。

3.3.1 555定时器的介绍

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件 。一般用双极性工艺制作的称为 555,用 CMOS工艺制作的称为 7555,除单定时器外 ,还有对应的双定时器 556 /7556。555 定时器的电源电压范围宽 ,可在 4. 5V ～16V 工作 , 7555可在 3 ～18V 工作 ,输出驱动电流约为 200mA ,因而其输出可与 TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容 。

图3.14 555定时器的引脚图

555定时器的功能主要由两个比较器决定 。两个比较器的输出电压控制 RS触发器和放电管的状态 。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3,则比较器 A2 的输出为 1, 可使 RS 触发器置 1, 使输出端OUT = 1。如果阈值输入端 TH的电压大于 2VCC /3,同时 TR端的电压大于 VCC /3,则 A1

的输出为 1, A2的输出为 0,可将 RS触发器置0,使输出为 0电平 。

555定时器功能表和参数表如表3.2和表3.3所示。

表3.2 555定时器功能表

表3.3 555定时器的参数表

3.3.2 74HC161器件介绍

时钟CP和四个数据输入端P0~P3清零/MR 使能CEP，CET 置数PE

数据输出端Q0~Q3

以及进位输出TC. (TC=Q0 Q1 Q2 Q3 CET) 74HC161功能表如表3.4所示。

表3.4 74HC161功能表

从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。

3.4各单元模块的联接

本设计中共有6个模块，各个模块之间的联接关系如下：

（1）键盘模块和密码锁存模块的联接关系是将键盘编号对应的按钮接在密码编码电路中4532对应的输入端。

（2）密码锁存模块、密码设置模块及密码比较模块的联接关系系是密码锁存器4508的输出端和对应的密码设置中的74HC160的输出端接到相应的比较器74LS85的输入端。 （3）定时报警模块、开锁自锁模块及键盘模块的联接关系是定时模块中D触发器的CLK端接相应的脉冲信号（在3.1.5中有阐述），通过定时模块中5s定时电路锁住键盘模块电源，从而达到自锁。键盘模块中有复位按钮，复位按钮是接在所有D触发器的R端，达到复位的功能。

（4）开锁自锁模块和密码比较模块的联接关系是密码比较模块中输出结果端06接在D触发器的D输入端，作为开锁信号的判断依据。 具体联接关系见附录。

4. 软件简介

Proteus软件是来自英国Labcenter Electronics公司的EDA工具软件,Proteus软件除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图,PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外, 其革命性的功能是,他的电路仿真是互动的,针对微处理器的应用,还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,并实现软件源码级的实时调试,如有显示及输出, 还能看到运行后输入输出的效果,配合系统配置的虚拟仪器如示波器,逻辑分析仪等,不需要别的,Proteus为建立了完备的电子设计开发环境。具有4大功能模块。 智能原理图设计（ISIS）丰富的器件库

超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸。 ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真；超过27000

个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件。 独特的单片机协同仿真功能

支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、等。 实用的PCB设计平台

先进的自动布局/布线功能；支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理；完整的PCB设计功能；可以输出多种格式文件。

5. 系统调试

简单说明对系统的一些模块用仿真软件进行了具体的调试。