【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 密電路，具體的設(shè)計(jì)方法我會(huì)在后面設(shè)計(jì)的部分詳細(xì)的說明。有了加密設(shè)備對(duì)代碼進(jìn)行加密保護(hù)信息安全，防止他人盜取但同時(shí)收方要得到真實(shí)的代碼則就需要解密設(shè)備才行，加碼設(shè)備的核心就是加法器只不過我的被加數(shù)是由時(shí)鐘產(chǎn)生的隨機(jī)的二進(jìn)制碼所以我設(shè)計(jì)的解密設(shè)備就是在對(duì)應(yīng)的加法器的基礎(chǔ)上做一個(gè)減法器實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的解碼操作。這樣收方就可以獲得真實(shí)的代碼。代碼輸出單元的設(shè)計(jì)思路：由于我用到了數(shù)據(jù)選擇器和一個(gè) 8 位移位寄存器所以我要得到的代碼是經(jīng)過特定時(shí)間后輸出的結(jié)果，這樣我就使用了型號(hào)為 74374 的寄存器等到正確的代碼到來的時(shí)候?qū)⒋a輸出出來。以上就是我的整體電路的設(shè)計(jì)思路。3 / 353 設(shè)計(jì)方框圖發(fā)放代碼輸入模塊輸出代碼模塊收方代碼代碼加密模塊代碼解密模塊并變串轉(zhuǎn)換模塊串變并轉(zhuǎn)換模塊收方代碼準(zhǔn)備完成與否檢測(cè)模塊發(fā)方檢測(cè)4 / 354 各部分電路設(shè)計(jì)及調(diào)試 串行通訊電路各模塊設(shè)計(jì)及調(diào)試 代碼發(fā)送電路設(shè)計(jì)及調(diào)試 由于設(shè)計(jì)的內(nèi)容是串行通信電路，為了滿足代碼發(fā)送由一個(gè)輸入端實(shí)現(xiàn)，故在整個(gè)電路開始設(shè)計(jì)部分采用了型號(hào)是 8fadd 的 8bit 全加器，它可以實(shí)現(xiàn) 8 位的二進(jìn)制數(shù)相加減。為了清晰的說明該部分電路的設(shè)計(jì)，將部分的電路圖列出，如圖所示：圖 代碼發(fā)送電路圖 是我設(shè)計(jì)的代碼發(fā)送電路，其中發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)代碼為 Dm1，Dm2一直到 Dm8，從圖中看到我將它們分別對(duì)應(yīng)接到全加器的加數(shù)位上，為了將發(fā)送方的代碼輸出出去，所以我在全加器的被加數(shù)部分上全部接地。出來的 D1，D2 一直到D7 就會(huì)是發(fā)送方的全部數(shù)據(jù)代碼，下面是驗(yàn)證該模塊的部分參數(shù)設(shè)置仿真結(jié)果圖：圖 數(shù)值輸入電路仿真結(jié)果5 / 35仿真的結(jié)果經(jīng)調(diào)試后結(jié)果與此部分設(shè)計(jì)的希望效果相一致，所以該模塊工作正常，同時(shí)代碼流入下到一個(gè)單元模塊。 代碼加密模塊的設(shè)計(jì)及調(diào)試發(fā)送出來的信息都屬于私人機(jī)密都需要進(jìn)行保護(hù)，所以在整個(gè)串行通訊的過程中要進(jìn)行加密保護(hù)，我的這部分模塊就是對(duì)從上一個(gè)單元流進(jìn)來的數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行加密操作，我使用了 2 片 742834bit 全加器和 2 片 74161 計(jì)數(shù)器共同來實(shí)現(xiàn)了該電路的加密裝置，具體的接線方式請(qǐng)參考圖 所示：圖 代碼加密接線圖（圖 是我單獨(dú)分析加密模塊時(shí)設(shè)計(jì)的，完全是為了美觀，其連入整體電路時(shí)的圖不一樣但是工作原理相同） ，從圖中清新的看到從上一個(gè)單元流入的數(shù)據(jù)代碼 D1，D2，D3，D4，分別連到左面的 74283 的加數(shù)位置上；D5 ，D6 ，D7，D8 則分別連到右邊的 74283 的加數(shù)位上。圖中又可以看到 2 片 74161 計(jì)數(shù)器分別對(duì)應(yīng)的的接入 74283 的被加數(shù)位置上這樣只要將“CIN”給入低電平就可以將原代碼數(shù)據(jù)進(jìn)行加和運(yùn)算也就是產(chǎn)生了失真的代碼，觀察該模塊是否如設(shè)計(jì)的希望結(jié)果，需要經(jīng)過調(diào)試測(cè)驗(yàn)，圖 為代碼加密電路的仿真結(jié)果：6 / 35圖 代碼加密電路的仿真結(jié)果我將 D1 和 D5 分別給入高電平（因?yàn)?D4，D3，D2 ，D1 可以看成是一個(gè)加密模塊 D8，D7，D6，D5 可以看成另一個(gè)加密模塊） 。從結(jié)果上看出每當(dāng) CP 上升沿來的時(shí)候數(shù)據(jù)代碼都會(huì)加 1 所以這樣就產(chǎn)生了有規(guī)律的失真代碼，這位后面解碼電路的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。 并串轉(zhuǎn)換模塊及反饋電路的設(shè)計(jì)及調(diào)試該部分就是整個(gè)電路的核心部分之一，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的并串轉(zhuǎn)換功能，它具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，比如遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)可以省下許多的資源，比較省錢等。但是該模塊實(shí)現(xiàn)的器件確是很簡(jiǎn)單，我就是用了 74151 數(shù)據(jù)選擇器和 74161 計(jì)數(shù)器就實(shí)現(xiàn)了并串信號(hào)的轉(zhuǎn)換，為了便于說明下面我引進(jìn)該模塊的設(shè)計(jì)電路圖：7 / 35圖 并串轉(zhuǎn)換及反饋電路圖結(jié)合圖中電路來進(jìn)行說明，首先用 74161 做一個(gè) 8 進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，目的就是用來產(chǎn)生 74151 數(shù)據(jù)選擇器的地址碼，有了地址碼之后 74151 就可以正常的工作了，將對(duì)應(yīng)地址的數(shù)據(jù)選出來，這樣就可以將并行輸入的數(shù)據(jù)串行的發(fā)送出去了，同時(shí)我設(shè)計(jì)了一個(gè)反饋電路就是在 74151 的地址碼的接線上接入一個(gè) 3 輸入的與門，目的就是用來告訴發(fā)送方，接收方的代碼已經(jīng)準(zhǔn)備完成，所以在其輸出端接入一個(gè) LED 檢測(cè)燈，當(dāng) D7 上的數(shù)據(jù)被選中的時(shí)候 LED 上就是高電位小燈就會(huì)亮，這是我的設(shè)計(jì)思路，下面是我對(duì)該模塊的調(diào)試檢測(cè)過程，圖 為串并轉(zhuǎn)換電路的仿真電路圖：圖 并串轉(zhuǎn)換及反饋電路仿真圖8 / 35從仿真結(jié)果上看每當(dāng) CP 上升沿來的時(shí)候輸出端 Y1 就會(huì)將對(duì)應(yīng)地址的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，當(dāng)?shù)?8 個(gè) CP 沿來到的時(shí)候也就是數(shù)據(jù) M8 被選中的時(shí)候 LED 檢測(cè)燈為高電平，所以從圖中看到該電路成功的實(shí)現(xiàn)了并串轉(zhuǎn)換及反饋功能。 串并轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)及調(diào)試當(dāng)數(shù)據(jù)經(jīng)過遠(yuǎn)距離的串行傳輸時(shí)候，到達(dá)收方之前需要將串行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行的數(shù)據(jù)輸出出來，所以就需要用到串并轉(zhuǎn)換模塊，我的這部分電路設(shè)計(jì)使用的是 2 輸入 8 輸出的 74164 移位寄存器模塊，當(dāng)給其一個(gè)輸入脈沖的時(shí)候他就可以將數(shù)據(jù)逐一的存入寄存器中，圖 為并串轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)圖：圖 串并轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)圖從并串轉(zhuǎn)換電路里面出來的數(shù)據(jù) Y1 在 74164 移位寄存器的 A 端口流入，而 B端口接入高電平，當(dāng)時(shí)鐘 CP2 上升沿來到的時(shí)候 74164 就可以正常的工作了，圖 為該模塊的仿真結(jié)果：圖 串并轉(zhuǎn)換電路仿真結(jié)果從仿真結(jié)果中可以看到當(dāng) CP 時(shí)鐘上升沿來到的時(shí)候，流入 Y1 的數(shù)據(jù)就會(huì)從移位寄存器的 QA 端一步一步的流到 QH 端，當(dāng)移位寄存器的第一個(gè)數(shù)據(jù)流到 QH 端時(shí)此時(shí)移位寄存器中的數(shù)據(jù)就是并變串時(shí)的代碼只不過位置相反，這樣也就實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)由傳到并的轉(zhuǎn)換。9 / 35 代碼解密模塊的設(shè)計(jì)及調(diào)試解密模塊是非常重要的單元，信息代碼經(jīng)過加密后降低了私密信息被盜取的可能性，在很大程度上提升了信息的安全性，如果接收方?jīng)]有解密模塊那么想要破解密碼獲得發(fā)送方的信息是非常困難的，我在解密部分的電路設(shè)計(jì)同加密電路的設(shè)計(jì)過程相類似，只不過在加密的基礎(chǔ)上曾加了一些邏輯元件，我做的代碼加密其實(shí)就是給發(fā)送方輸入的代碼加上另一組隨機(jī)的代碼，來產(chǎn)生失真的代碼從而達(dá)到加密的目的，所以想要解碼其實(shí)就是找到隨機(jī)加入的代碼然后將其減掉，根據(jù)二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算方法可知，減法運(yùn)算的原理是將減法運(yùn)算變成加法運(yùn)算進(jìn)行的即就是加上被減數(shù)的補(bǔ)碼，具體的計(jì)算公式如下：若 n 位二進(jìn)制的原碼為 ，則與它相對(duì)應(yīng)的 2 的補(bǔ)碼為：??原??補(bǔ) =2?????原補(bǔ)碼與反碼的關(guān)系式： ??補(bǔ) =??反 +1設(shè)兩個(gè)數(shù) A、B 想減，利用前面兩式可得：?????=??+??補(bǔ) ?2??=??+??反 +1?2??此式表明，A 減 B 可由 A 加 B 的補(bǔ)碼并減 完成，下面結(jié)合解碼電路圖來詳細(xì)的說2??明，如圖 所示：圖 代碼解密電路圖（這樣接線和加密設(shè)計(jì)時(shí)的電路圖一樣都是為了美觀） ，但其原理功能和這個(gè)電路圖中的解密模塊一樣，此時(shí)的 CIN 給高電平，圖中 74283 移位寄存器上的進(jìn)位端COUT 不接輸出即代表自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)減 操作。只要將加密模塊的時(shí)鐘與解密模塊的時(shí)2??鐘設(shè)置相等就可以實(shí)現(xiàn)解碼的功能。接下來就是調(diào)試測(cè)驗(yàn)我的解密模塊是否能夠正常工作，為了清晰地看到解密效果，我們就需要參照加密設(shè)計(jì)時(shí)的代碼輸入以及一些相10 / 35關(guān)的參數(shù)，仿真結(jié)果如圖 所示：圖 代碼解密電路仿真圖對(duì)比圖 加密電路仿真結(jié)果圖可以看出，雖然產(chǎn)生了許多尖峰但是解密模塊成功的將加密后的數(shù)據(jù)代碼還原到真實(shí)的代碼，所以說明解密