简易密码控制装置

电子技术开放实验

题目：简易密码控制装置姓名：

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简易密码控制装置

摘要

简易密码控制装置的设计包括密码输入电路、整形电路、控制电路、计数显示电路、组成。在密码输入电路中输入正确密码后输出一个高频信号，信号输入两个整形电路中，经过整形，一方面通过震荡使发过二极管闪烁，一方面输出一个方波，方波进入计数器，计数器对其计数，并通过反馈控制计数时间，同时信号传入译码器，使其显示在数码管上，进入译码器的同时进入逻辑电路，使继电器吸合。LED上计数显示，显示方式是7位十进制。

关键词：密码控制反馈控制计数显示

目录

1 设计方案选择....................................................................... 错误!未定义书签。

1.1 单片机内部控制.............................................................. 错误!未定义书签。

1.2 数字芯片.......................................................................... 错误!未定义书签。

2 密码控制装置的基本原理................................................. 错误!未定义书签。

2.1 逻辑门与计数器结合 (2)

2.2 整体方框图及原理 (3)

3 单元电路设计 (3)

3.1密码输入电路 (5)

3.2 整形电路 (6)

3.3 计数器.............................................................................. 错误!未定义书签。

3.4 译码显示器 (7)

4 芯片功能介绍 (8)

4.1 NE555的引脚及功能图 (9)

4.2 74LS192的引脚及功能表 (9)

4.3 CD4511的引脚及功能表 (10)

5 结论......................................................................................... 错误!未定义书签。

6 个人总结................................................................................ 错误!未定义书签。参考文献 (14)

附录1 简易密码控制装置原理图 (176)

附录2 元器件参数列表 (17)

1 设计方案选择

1.1单片机内部控制

利用单片机内部对密码进行控制，用单片机内部计数器进行计数，经过运算后送到数码管进行动态显示测量结果。此方案稳定，精度高，成本很小。但由于本次为个人开放实验，应用单片机没有意义，故排除次方法。

1.2数字芯片

输入密码后用逻辑门电路和计数器74LS192进行筛选，从而在输入正确密码后输出一个信号，信号输入NE555并被整形，利用计数器计数，并送至译码显示器显示出来，输入译码器的同时输入继电器电路，实现继电器的吸合。本次开放实验将采用此种方法进行设计。

2 简易密码控制装置的基本原理

2.1 逻辑门与计数器结合

简易密码的控制是通过结合逻辑门和计数器来实现的。按键之后输入高电平，从而使计数器加一个计数，并以BCD码的形式传递下去（例如：0001为加一个计数）。之后，各个键位可以输入不同次数的高电平，从而计数器会加不同次数的计数，都会以BCD码的形式传输下去。各个信号会通过接下来不同的逻辑门电路进行筛选，只有正确的输入信号才会在最后逻辑门之后输入高电平，传至整形电路之中。

VCC

图为一部分密码输入部分电路，S1为按键，当所有按键均输入正确密码时，信号输入即可通过最后的门电路从而对作用于后续电路。

2.2 整体方框图及原理

如图显示的是简易密码控制装置的主体电路由密码输入部分电路、整形电路、计数器电路、译码显示器电路和反馈线路组成。

它的工作过程是由密码输入部分电路输入正确密码从而发出一个可以通过密码输入部分电路的信号，通过整形，输入一个方波，并使计数器对其进行计数。当计数完毕，计数器将计数结果输入译码器，从而显示在数码管上显示。

图为方波信号，由NE555发出，通过74LS192计数器，CD4511译码器最终将计数部分显示在LED数码管中。

3 单元电路设计

3.1密码输入部分电路

密码输入部分电路是筛选正确密码的电路。电路采用逻辑门线路与计数器相结合所构成。当密码正确时，就可输入相应的高电平进入逻辑门与计数器相结合的线路从而输入需要的信号以连通之后的电路。如图所示：

图密码输入部分电路

3.2 整形电路

整形电路是将待测信号整形变成计数器所要求的脉冲信号。电路形式采用由555所构成的施密特触发器。当输入被测波形后，经过整形电路后，输出可以被计数器计数的矩形波。从而达到整形目的，其图示如图所示：

图整形电路

3.3 计数器

电路中的计数电路中采用的是74LS192计数器。74LS192是可预置的十进制同步加减计数器，计数器状态与减法还是加法无关。计数器有清零引脚CLR，清零后无论加减状态，计数器输出均为零。不进行清零和加载操作，计数器一直循环计数，无所谓从哪里开始。

VCC

图计数

3.4 译码显示器

译码显示器是为了将计数器所计数的部分直观的显示出来的工具，由译码器和数码管组成。本电路中采用的是7段译码器CD4511和7段数码管。译码器接收来自计数器的计数信号后，传输给数码管并显示。LED数码管显示为十进制。如图所示：

图译码显示器

4 芯片功能介绍

4.1 NE555的引脚及功能图

NE555是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲的集成电路。

图NE555引脚图及功能图

4.2 74LS192的引脚及功能图

74LS19274LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。PL为置数端，CPU为加计数端，CPD为减计数端，TCU为非同步进位输出端，TCD为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端，Q1、Q2、Q3、Q4为数据输出端。

4.3 CD4511的引脚及功能表

CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。

5 结论

密码控制，就是要求在输入正确的密码的条件下，连通电路，实现后续电路的过程。

在短短几天的开放实验中，完成了此次对于简易密码控制装置的设计的技术要求。本次开放实验中密码输入部分电路是一大难点，设计这部分电路也花费了很多时间和精力。为了提高效率以及不影响总体的进度和通顺程度，我选择最后设计连接这部分电路，从而完成对整个电路图的设计。除了密码输入部分电路，计数器反馈控制时间也是设计中出现的一个问题，在分区分析后才得以较好的解决，反馈回路影响到了7秒后的暂停，是很重要的一个部分。

6 个人总结

经过为期一周的开放实验，我获益匪浅。很多很多曾经只出现在书本上的东西一下子出现在面前，例如一些平时很常见的电子设备的电路图设计，丰富了我的见识的同时，还较大程度上的锻炼了我的逻辑思维能力、动手能力和电路设计能力。同时也暴漏了我在亲手做电路时出现的一些问题，例如设计部周全导致线路混乱不堪，对于逻辑门电路的不熟悉等等。对此，我以后也要多加练习，多动手，使理论和生活相结合，在实践中获取知识。

当我设计完整个电路的最后一点线路时，成就感是不言而喻的，看着出自自己手中的电路图顺利连通，满足感油然而生。从一开始的了解元器件，到研究原理，再到一点一点的设计出电路图，最后到实品的诞生，一步步走来也是很不容易。从这过程中我也学到了很多平时学不到的东西。

在此次对于简易密码控制装置的设计中，我了解了很多元器件的结构和使用方法以及工作原理，也对元器件之间线路的排布有了新的心得体会，同时还锻炼了独自完成设计的工作能力和查阅大量资料来获取最正确方式的习惯，这无疑对于我今后的学习和生活都是巨大的帮助。虽然这仅仅是一次短暂的开放实验，但其中所包含的东西却是对于我们今后的成长都是极其有意义的，无形中锻炼了我们对于日后道路和前途选择的态度和能力。

因小见大，有时候我们觉得这个器件这个设计多么简单，其实当你亲自动手去做时才发现，一切都和自己想的不一样，一切都是那么畏首畏尾。无论做什么事情都是这样，只有静下心来一点一点做，一步步走，才能获得最后的收益。在

这一段时间，我发现了自己动手能力差，独立思考问题能力不强的问题，经常一个人动手时就会举步维艰，遇到问题都不会大胆的去尝试、去寻求答案，而是怀疑自己的想法。今后我也会逐渐克服自己的不足，经常锻炼自己独立动手独立思考独立做事情的能力，培养一种大胆尝试、从实践中获得收益的生活态度，只有这样才能掌控生活，掌控人生的道路。

一周的开放实验已经结束，不过我们的人生之路才刚刚开始，其实这都是相同的，都是在相熟中前进，在已知与未知之间探索，在前人的道路上挖掘，但愿我们都可以收获不一样的自己，不一样的人生。

参考文献

1．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003。

2．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月。

3. 于晓平，数字电子技术，北京科学出版社，2004。

4．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月。

5．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月。6．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月。

7. 陈尔绍，电子控制电路控制，电子工业出版社，2004年11月

8. 高吉祥，电子技术基础实验与开放实验，北京电子工业出版社，2005。9．程勇，实例讲解Multisim10电路仿真，人民邮电出版社，2010。

10. 郭振民，电子设计自动化EDA，中国水利水电出版社，2008。

11．石磊，Altium Designer 8.0中文版电路设计标准教程，清华大学出版社，2009。

12．邱关源，电路，2006年5月。

13．胡翔骏，电路分析，2002年9月。

14．陈梓城，实用电子电路设计与调试：模拟电路，2011。15．杨欣，电子设计从零开始，2010年10月。

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附录1 简易数字频率计原理图