电力电子设计.doc

西昌学院实验课程设计报告 实验项目名称： 实验序号： 指导教师： 学生姓名： 年级专业： 日期：年 月 日 1.1 设计目的 ①根据设计要求，完成对数字式密码电子锁的设计与仿真调试。 ②进一步加深对组合、时序电路的理解。 ③掌握相关集成电路的工作原理和使用方法 1.2 设计任务 本课程设计，要求实现数字式密码电子锁电路功能。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。本课程设计在以EWB对电路进行仿真时，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。 1.3 课程设计的要求 ① 其密码为4位（或8位）二进制代码（代码自设定）。 ② 开锁指令为A.串行输入码、B.并行输入码，密码输入完毕以确认键开锁。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m分钟，停n秒） ③广泛调研，提出几种可行的方案和单元电路的初步实现；多方论证，确定设计方案；按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，阐述基本原理；画出总体电路原理图，做简要说明。 ④用EWB软件完成仿真；按规定格式完成课程设计报告书。 2.1设计思路 共设了8个用户输入键，8个密码设置键，1个输入密码完毕的确认键，1个三次输入密码错误的重置键，8个密码设置键是用户用来实现预设置密码的功能，另外的四个用户输入键是用户使用的时候用来输入密码。当用户输入密码与预设的密码一致并按下确认键时，锁解开，即指示灯亮；当用户输入密码错误三次时，电路自动报警并锁定输入，无法进行再次输入密码，只有在重置后才能实现再次使用。 2.2总体方框图 图 2-1 总体原理图 2.3 设计原理分析 由上述总体框图可以看出，密码部分可以分成三个小电路，一个密码设置电路，一个密码输入，一个密码校验。本设计要求八位二进制密码，故可以考虑集成芯片触发器74LS74来实现，而用户按确认键开锁的要求可以使用脉冲来实现。 密码校验电路是用来对输入密码与预置密码的比较，看是否一致。故可以考虑使用比较器，异或门或者与门来实现。本设计采用的四输入与门。 密码校验结果如果显示输入密码正确则开锁；错误则可以继续进行操作；若三次连续输入错误，则报警并自锁无法继续输入密码。三次连续输入错误报警可以通过计数器来实现，使用一个三进制的电路，三次输入密码错误之后输出信号跳转触发报警电路报警。报警电路可以使用一个多谐振荡器来实现[1]。 2.3.1密码设置输入端和密码输入端的设计 密码设置输入端作为数字电子密码锁的密码设置装置，要设置正确的开锁密码，并且有保存所设置好的密码的功能。用户可以根据需要来修改密码，在确认后按新密码执行开锁行动。 作为设置开锁密码的输入端，用开关控制，密码设置输入端决定了密码输入端的开关置于哪端才能使双D触发器输入高电平。 一共八个开关，其中K1—K8作为密码输入开关，M1—M8作为密码设置开关，当K1—K8分别与M1—M8输入一致时，按下确认键开关Z，即开锁电路输出高电平，解锁。当输入密码与设置密码不一致时，开锁电路输出低电平，解锁电路无任何动作。 要求当连续三次输入开锁密码错误后，则电路自锁。即可利用反馈来阻止确认开关高低电平变化的触发作用，来实现电路的自锁。 确认开关在作用寄存器CP时钟脉冲输入端的同时，还要作用于计数器，让计数器纪录其输入的次数。 2.3.2密码校验环节的设计 密码校验环节是数字电子密码锁重要的控制部分。它把由密码设置端输出的密码与用户开锁密码输入端输出的密码进行校验，比较两个密码是否一样。如果两个密码一样则输出信号，让电子锁执行开锁行动；如果两个密码不一样，则不执行开锁行动。 本方案采用一个很简单的开关电路来实现密码校验，当密码输入一致，可以对双D触发器输入端输入高电平，当密码输入不一致，则对双D触发器输入端输入低电平。电路图如下所示 图 2-2 密码校验原理图 2.3.3开锁电路的设计 当校验密码输入正确后，两个双D触发器的输入端输入高电平，在按下确认键后，即给双D触发器一个脉冲，触发器输出端开始输出输