1、1課題背景1.1 目的意義1.2 基本理論基礎2方案比較與選擇2.1 方案一2.2 方案二2.3 方案選擇3組合邏輯電路3.1 組合邏輯電路的分析方法 3.2 組合邏輯電路的設計 錯誤！未指定書簽。4 TTL與非門電路4.1 74LS00芯片引腳圖及功能表 4.2 74LS20芯片引腳圖及功能表 錯誤！未定義書簽。5電路原理圖6總結與心得參考文獻1 課題背景1.1 目的意義隨著電子工業的發展，數字電子技術已經深入到了人們生活的各個層面，而且各種各樣的電子產品也正在日新月異地向著高精尖技術發展。由于電子產品的功能不斷增加，使用也越來越方便，有些產品已經成為了人們日常生活中不可缺少的必備物品。發展

2、歷史悠久的機械式門鎖，因其功能單一，安全性能較差等缺點，必將被新一代的電子門鎖所代替。新穎的多功能電子門鎖，集電子門鎖、防盜報警器，門鈴等功能于一身，而且還具有定時器呼喚，斷電自動報知，顯示屋內有無人和自動留言等諸多附加功能。在未來的生活中，數字密碼鎖必將在學領域再創新的成績，將給我們的生活帶來更大的便利，前景不可估量。1.2 基本理論基礎TTL門電路基礎芯片為基本，通過芯片間功能的組合，可實現各種實用的功能。本實驗主要用與非門電路元件芯片實現試驗目的。并自擬以下兩種方案。2 方案比較與選擇2.1 方案一方案一如圖2.1 所示。圖 2.1 方案一4 個單刀雙擲開關構成密碼開關，用戶可以通過控制

3、開關來控制A、 B、 C、D 四個輸入端的電平的高低，進而控制輸出電平的高低以及報警信號的工作。輸入端與設置的密碼相符時，則輸出為高電平，二極管亮，否則輸出為低電平，并且發出報警，即蜂鳴器發出響聲，至此完成電路的設計。2.2 方案二方案二如圖2.2所示。圖 2.2 方案二用 4 個異或門連接輸入端，并分別于反相器連接，再相與。 當輸入密碼與設置密碼相同時，電路輸出為高電平，發光二極管不亮，當輸入密碼與設置密碼不相同時，電路輸出為低電平，發出報警，發光二極管亮。至此完成電路的設計。2.3 方案選擇兩種方案都充分用到了門電路及數字電子技術課程上所學的知識。兩種方案都需要74LS0O 74LS04

4、74LS20三種門電路芯片，可有實驗室供應設備。另外 也同時具備LED及揚聲器報警之類的報警電路。但由于方案二中需要的異或門連接輸入端與XCR_2反相器較一相比過于復雜而又難以搜集元件。雖方案一中需要4 只單刀雙擲開關，但可以用導線的斷連臨時代替雙擲的效果。最終決定使用方案一進行實驗。3 組合邏輯電路組合邏輯電路是用各種門電路組成的，用于實現某種組合邏輯功能的復雜邏輯電路。 組合邏輯電路在邏輯功能上的特點是任意時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入，與電路原來的狀態無關。因此，組合邏輯電路在電路結構上的特點是：輸出與輸入之間一般沒有反饋賄賂；電路中沒有記憶單元；當輸入信號的狀態組合改變時，輸出狀態也

5、隨著改變。組合邏輯電路的功能以邏輯圖、邏輯表達式、真值表等形式進行描述。邏輯圖是描述實現邏輯功能的電路結構，但對功能的描述不夠直觀；邏輯表達式和真值表能夠直觀、明顯的描述邏輯功能，所以進行邏輯電路分析和邏輯問題的實際電路設計時，通常使用列出真值表分析邏輯電路的邏輯功能，或者列出真值表分析實際邏輯問題的邏輯關系，并從真值表得出邏輯命題的函數表達式，設計實現邏輯命題的邏輯電路。3.1 組合邏輯電路的分析方法組合邏輯電路的分析，就是找出給定邏輯電路輸出和輸入之間的邏輯關系，從而了解給定邏輯電路的邏輯功能。組合邏輯電路的分析方法通常采用代數法，分析過程一般按下列步驟進行：（ 1）根據給定組合邏輯電路的

6、邏輯圖，以每個門電路的輸入端輸入信號為自變量， 寫出各種邏輯門輸出端的邏輯表達式，對于中間變量最好在寫出表達式的同時化簡，以免積累到最后。（ 2）化簡總輸出端的邏輯表達式。（ 3）列出真值表。（ 4）從邏輯函數表達式或真值表，分析出給定組合邏輯電路的邏輯功能。3.2 組合邏輯電路的設計對于第一個邏輯表達工式或邏輯電路，其真值表可以是惟一的，但其對應的邏輯電路或邏輯表達式可能有多種實現形式，所以， 一個特定的邏輯問題，其對應的真值表是惟一的，但實現它的邏輯電路是多種多樣的。在實際設計工作中，如果由于某些原因無法獲得某些門電路，可以通過變換邏輯表達式變電路，從而能使用其他器件來代替該器件。同時，

7、為了使邏輯電路的設計更簡潔，通過各方法對邏輯表達式進行化簡是必要的。組合電路可用一組邏輯表達式來描述。設計組合電路直就是實現邏輯表達式。要求在滿足邏輯功能和技術要求基礎上，力求使電路簡單、經濟、可靠、實現組合邏輯函數的途徑是多種多樣的，可采用基本門電路，也可采用中、大規模集成電路。組合邏輯電路的設計一般可按以下步驟進行:（ 1）邏輯抽象。將文字描述的邏輯命題轉換成真值表叫邏輯抽象。首先要分析邏輯命題，確定輸入、輸出變量；然后用二值邏輯的0、 1 兩種狀態分別對輸入、輸出變量進行邏輯賦值，即確定0、 1 的具體含義；最后根據輸出與輸入之間的邏輯關系列出真值表。（ 2）選擇器件類型。根據命題的要求

8、和器件的功能及其資源情況決定采用哪種器件。（ 3）根據真值表和選用邏輯器件的類型，寫出相應的邏輯函數表達式。（ 4）根據邏輯函數表達式及選用的邏輯器件畫出邏輯電路圖。實際設計時，還要進行生產工藝設計，包括進行生產工藝設計，包括器件安裝機箱、電源、控制開關、輸入開關、相關顯示電路、外觀布置、生產工藝等的設計。4 TTL 與非門電路全稱Transistor-Transistor Logic,P BJT-BJT?輯門電路，是數字電子技術中常 用的一種邏輯門電路，應用較早，技術已比較成熟。TTL要有BJTBipolar Junction Transistor 即雙極結型晶體管，晶體三極管）和電阻構成，

9、具有速度快的特點。最早的TTL門電路是74系列，后來出現了 74H系列，74L系列，74LS,74AS,74ALs 等系列。TTL電平信號被利用的最多是因為通常數據表示采用二進制規定，+5V等價于邏輯“1； 0V等價于邏輯“0：這被稱做TTL （晶體管-晶體管邏輯電平）信號系 統，這是計算機處理器控制的設備內部各部分之間通信的標準技術。TTL電平信號對于計算機處理器控制的設備內部的數據傳輸是很理想的,首先計算機處理器控制的設備內部的數據傳輸對于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL電平信號直接與集成電路連接而不需要價格昂貴的線路驅動器以及接收器電路；再者， 計算機處理器控制的設備內部的數據

10、傳輸是在高速下進行的，而TTL接口的操作恰能滿足這個要求。TTL型通信大多數情況下，是采用并行數據傳輸方式，而并行數據傳輸對于超過10 英尺的距離就不適合了。這是由于可靠性和成本兩面的原因。因為在并行接口中存在著偏相和不對稱的問題，這些問題對可靠性均有影響。基本TTL反相器不難改變成為多輸入端的與非門。它的主要特點是在電路的輸入端采用了多發射極的BJT。下圖4.1是采用多發射極BJT用彳2輸入端TTL與非門的輸入器件的一個實例。當任一輸入端為低電平時，Ti的發射結將正向偏置而導通，T2將截止。結果 將導致輸出為高電平。只有當全部輸入端為高電平時，Ti將轉入倒置放大狀態，T2和T3均飽和，輸出為

11、低電平。圖4.1 TTL二輸入與非門當任一輸入端為低電平時，Ti的發射結將正向偏置而導通，T2將截止。結 果將導致輸出為高電平。只有當全部輸入端為高電平時，Ti將轉入倒置放大狀態， T2和T3均飽和，輸出為低電平。4.1 74LS00芯片引腳圖及功能表74LS00是一個4個二輸入與非門芯片，具引腳圖如下：圖4.2 74LS00的引腳圖其功能表如表4.1表4.1 74LS00 的真值表輸入輸出ABYLLHLHHHLHHHL4.2 74LS20芯片引腳圖及功能表74LS20是一個四輸入與非門，其引腳圖如圖 4.3:圖4.3 74LS20的引腳圖其真值表如表4.2ABCDYxxxLHxxLxHxLx

12、xHLxxxHHHHHL表4.2 74LS20的真值表輸入輸出5電路原理圖圖5.1電路原理圖5.1圖中，U1、U2為與非門，U3為非門，D1為發光二極管。當輸出密碼與 設置密碼相同時，U2輸出端為低電平，輸出為高電平 1,發光二極管不亮。當 輸出密碼與設置的密碼不相同時，U2輸出端為高電平，則電路的輸出為低電平， 同時發出報警，發光二極管亮。當輸入密碼為1010時，輸出為1,報警燈不亮。得到的結果與設計要求一 模一樣。當輸入的密碼與設置的密碼不相同時，輸出為 0,發光二極管亮，與設計要 求也相同。說明設計的電路是正確的。6總結與心得以上為我們所設計的電子密碼鎖電路， 它經過多次修改和整理，以是

13、一個比 較不錯的設計，可以滿足人們的基本要求，但因為水平有限，此電路中也存在一 定的問題，譬如說電路的密碼不能遺忘，一旦遺忘，就很難打開，這可以通過增 加電路解決，但過于復雜，本次設計未其中；而且此次實驗并未加入備用電源部分，在實際應用中若出現停電斷電情況則啟動備用電源以繼續實現密碼鎖功能。電路密碼只有16 種可供修改，但由于他人不知道密碼的位數，而且還要求在規定的時間內按一定的順序開鎖，所以他人開鎖的幾率很小；電路中未加顯示電路，但可通過其它數字模塊實現這一功能。這需要一段時間的進一步改進，如果有好的意見，希望老師給以支持。通過這幾天的學習，我感覺有很大的收獲：首先， 通過學習使自己對課本上

14、的知識可以應用于實際，使的理論與實際相結合，加深自己對課本知識的更好理解， 同時實習也段練了我個人的動手能力：能夠充分利用圖書館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識。對我們學生來說，理論與實際同樣重要，這是我們以后在工作中說明自己能力的一個重要標準。通過對各元器件的引腳功能、真值表的分析、并設計其原理圖，且利用電子電路計算機進行仿真使得學習研究電子技術變得更加簡單、直觀， 學習效果進一步提高，帶動了學習的積極性。通過學習使自己對課本上的知識能夠應用于實際，使得理論與實際相結合，加深了對課本上知識的理解，并能夠利用到圖書館查閱資料，增加了許多課本以外的知識，且實習也鍛煉了我個人的動手能力，通過書寫電子密碼鎖論文同時也鍛煉了我的文字表達能力。在設計過程中，我感受到了老師對學生的那種悔人不卷的精神，每天的固定時間，老師都來給我們指導，使我們少走彎路，順利完成實習任務，請允許我向你們致意崇高的敬意，感謝你們，