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课程设计 ——十五位二进制密码器专业班级：xxxxxxx 姓名：xxx 学号：xxxxxxxx一、实验目的（1）熟悉课本知识。（2）了解数字电路的基本设计思路。（3）掌握电路中各个芯片的具体功能。（4）体会从理论到实践的思想。（5）提高分析问题和解决问题的能力。二、实验要求（1）具有密码预置功能。（2） 密码输入采用串行输入，输入过程中不提供密码数值信息。（3） 当输入十五位密码全部正确时，密码锁打开，只有按下RST键才能脱离开锁状态，并返回初始状态。（4）密码输入过程中，只要输错一位密码，系统便进入错误状态，此时，只有按下RST键才能脱离错误状态，并返回初始状态。（5） 如果连续三次输错密码，系统将报警，一旦报警，将清除错误次数记录，且只有按下RST键才能脱离报警状态，返回初始状态。（6）组装、调试十五位二进制密码器。三、实验器件（1）仿真阶段：安装有Proteus程序的计算机一台（2）部分元器件：四位移位寄存器74LS194芯片 十进制步计数器74160芯片 十六进制异步计数器74161芯片四输入与芯片 RS触发器，D触发器 JK触发器 其它门电路若干, 5V直流电源，二极管，接触式开关，单刀双置开关若干四、设计任务分析本实验为15位二进制密码器，因此需要用到4个四位移位寄存器74LS194芯片，通过其预置功能对密码进行预置。同时通过一个按键对其进行密码输入，需要对密码进行对比，故可以用异或芯片对其实现，不匹配时输出为1，移位寄存器的右移功能可以实现依次比较，则可以通过这个输出1对后面的功能进行实现。可以通过十六进制异步计数器74161芯片进行计数，由于部分原因，决定采用74LS163四位同步二进制计数器实现，当15位全部匹配时，则会输出1111，可用四输入与门进行判断。同时针对错误3次报警可以采用十进制步计数器74160芯片进行计数，当3次错误时，其输出为0011，可通过与门对低2位进行判断。依上所述，可以分为密码预置、密码比较、计数开锁、报警状态及错误状态控制五个电路分别予以实现，最后将五部分连接即可。具体实现过程可表示如下：五、具体实现过程可以分为密码预置、密码比较、计数开锁、报警状态及错误状态控制五个电路分别予以实现。密码预置电路密码预置电路如图，通过15个双刀开关分别控制15个位的密码预置，由于一些限制，决定对其低电平一端接地，74LS194的D0，D1，D2，D3用于数据的输入，其中第一个74LS194芯片的D0口接地预置时为并行输入，故S1，S0须高电平，而右移时，S1为0，S0为1，故可以让S0默认接高电平，S1通过一个双刀开关SW1接地与高电平，分别对应着串行输入右移与并行输入，第一个芯片SR接地。穿行输入右移，即S1接地时，双刀开关SW3用于提供脉冲信号，使其一位一位输入，同时每个芯片的第四个输出口Q3接下一个芯片的SR口，以实现四个芯片的相互之间右移。密码比较电路双刀开关SW4控制密码的输入，即开锁时的密码，通过两个D触发器记录待比较的两位密码值。D触发器功能表如图，故当前一刻输出为0时，此时D为1时，则输出为1，也就是移出后的值，通过异或门，可以判断两位密码是否相同，当密码匹配时，与门输出为0，不匹配时则为1。计数开锁电路通过74LS163芯片对正确次数进行计数，切记预置密码时需要断开开关SW7，以防错误计数。D0-D3接地，表示预置值为0，LOAD’接高电平表示其不采用预置计数，EXP与EXT接高电平开启使能。若不对其清0，则每出现一次脉冲都会使其计数加1，在计数未满时，与门U19的下面输入口为1，当出现密码位不匹配时，U19上面输入口为0，则与门U19输出为0，致使74LS163的MR’位为0，即清零。当无错误地15位密码全部匹配时，74LS163芯片输出为1111，通过四与门，可使其输出为1，则此时通过SR触发器可使二极管发光，即表示已开锁。SR触发器功能表报警状态电路此部分通过74160芯片对错误次数进行计数，D0~D3接低电平表示预置为0，LOAD’接高电平表示不采用预置输入，ENT接1开启使能，当错误3次后，其74160输出Q3Q2Q1Q0为0011，通过一个与门对低两位进行检测，当都为1时，则使左侧SR触发器S1为1，则二极管D4亮即报警，同时也使MR为1，从而错误次数清0。错误状态控制电路通过双刀开关SW9充当RST来对错误状态进行恢复六、整体连接及操作方法首先预置密码，通过15个双刀开关预置密码，在开启电源之前，需将SW1拨至高电平，并打开SW2与SW7，S5打开，S6闭合。打开电源后，拨动可弹回的双刀开关SW3，使密码预置，然后，SW1打至低电平用于移位，闭合SW2与SW7，在双刀开关SW4处选择输入的密码位，每输入完一位