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1、保险箱用的4位数字代码锁设计设计者：徐斌 2907304002郑海潮 2907304004（排名不分先后）指导老师：姜书艳自动化工程学院摘要：本次设计的任务是设计一个保险箱用的4位数字代码锁，我们利用数字逻辑电路，通过门电路完成设计目的，并在原有设计要求的基础上，实现了密码锁可修改密码的功能，这样用户可根据自己需要设定并随时修改密码。另外，我们设定了三个输出，增强了电路的输出功能，增加了可读性。关键字：校验密码，预设密码，使能，逻辑门，警报总体方案设计：1.设计思路：根据设计要求，我们设计的密码锁有五个输入，四个密码预设值和三个输出，分别假定为A0（B0）,A1(B1),A2(B2),A3(B
2、3),EN（输入）和READY，OPEN，ALARM（输出）。其中，A0,A1,A2,A3是用户欲打开密码箱时所输入的校验密码；而相应的B0,B1,B2,B3是用户预设的密码箱的密码；EN是个开箱钥匙孔信号（使能端），只有当它使能有效时，才会具有相应的输出（我们的输出均为发光二极管）。三个输出READY,OPEN,ALARM均连接发光二极管，高电平有效，当灯READY发光时表示使能有效；当灯OPEN发光时表示使能有效且输入密码正确，密码箱打开；当灯ALARM发光时表示使能有效，但是密码输入错误，密码箱不打开;当使能EN无效时，密码箱不会打开，且不会报警。在实现过程中，关键就是预设密码的设置及输
3、入的校验密码的正确性的判断。分别阐述如下：由于我们设计的密码为二进制密码，其各位的值是0或1，所以可以用逻辑开关分别连接四个预设密码端（也可理解为输入端，这样的话，就有九个输入端），用户可根据需要自行设定密码，比如，开关B1和开关B3置高电平，开关B2和开关B4置低电平，这样用户设定的密码就是“1010”。对于输入的校验密码的正确性的判断方法，我们很容易就想到异或门的功能，即当两个输入相同是输出为“1”，否则为“0”。这样，我们可以根据输出来判断各个数位上的密码数字输入是否正确。根据以上叙述，当我们在加上使能输入和稍加补充后，就能设计出相应的逻辑电路。2.电路设计图：逻辑表达式为：READY=
4、EN ALARM=EN(B3A3)+(B2A2)+(B1A1)+(B0A0) OPEN=(B3A3)+(B2A2)+(B1A1)+(B0A0)EN3.真值表（以预设密码为“1100”列写）：ENA0A1A2A3READYOPENALARM0dddd00010000101100011011001010110011101101001011010110110110101101111011100010111001101110101011101110111100110111011011111010111111101有以上真值表知：当输入使能EN无效（“0”）时，不管输入密码A0，A1，A2，A3为何值，
5、输出均为“0”，表现为发光二极管不亮。只有当使能EN有效且输入为“1100”，与预置密码相同时，输出READY为“1”，OPEN为“1”，ALARM为“0”。4. Verilog HDL语言进行仿真(1)用MAXPLUS II绘制电路原理图如下：（2）由电路原理图仿真结果如下：说明如下：为了体现我们设计的系统具有用户自行设置和更改密码的功能，进行仿真时，在不同的时间段，我们给B0，B1，B2，B3输入了不同的值及其相应的A0，A1，A2，A3（有的输入组合与B0，B1，B2，B3对应相等，有的与其对应不相等）的值，再观察各种情况下的输出。由以上仿真结果知，电路如实完成了设计的要求。以开始波形为
6、例，预设密码为“0011”（B0，B1，B2，B3）；EN=1，使能有效，并且用户密码输入也为“0011”，与预设值相同，所以输出READY=1，OPEN=1，ALARM=0，密码箱打开。其他情况可类似分析。（3）由Verilog语言编程仿真，代码如下：module lock(EN,B3,B2,B1,B0,A3,A2,A1,A0,READY,ALARM,OPEN);input EN,B3,B2,B1,B0,A3,A2,A1,A0;output READY,ALARM,OPEN;assign READY=EN;assign ALARM=EN&(B3A3)|(B2A2)|(B1A1)|(B0A0)
7、;assign OPEN=(ALARM)&EN;endmodule（4）由Verilog程序仿真结果如下：结束语：通过本课程的设计，我们学会了如何用逻辑门设计具有一定功能的电路，并使用Verilog HDL语言和搭建电路原理图进行仿真。在设计电路前，我们认真分析了设计的要求，思考具体的实现方法。通过认真讨论，我们有了初步的想法，并在设计过程中，不断的修正和改进，提高该电路的实用性，得出了最后的电路设计图。由于Verilog HDL语言和仿真软件的使用是我们的自学内容，所以在之后的工作中，我们分工进行，分别负责Verilog HDL语言编程和MAXPLUS II软件的学习，并相互交流学习心得，达到了事半功倍的效果，最后撰写设计文稿。在设计过程中，我们都以认真，严谨的态度对待，共同努力，终于完成了课程设计。
