電子密碼鎖設(shè)計(jì)(張建平)(編輯修改稿)
2025-07-31 21:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 件系統(tǒng)，是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)。EDA 設(shè)計(jì)可分為系統(tǒng)級(jí)、電路級(jí)和物理實(shí)現(xiàn)級(jí)。物理級(jí)設(shè)計(jì)主要指IC版圖設(shè)計(jì)，一般由半導(dǎo)體廠家完成；系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)主要面對(duì)大型復(fù)雜的電子產(chǎn)品；而一般民用及教學(xué)所涉及基本是電路級(jí)設(shè)計(jì)。我們常用的EDA軟件多屬于電路級(jí)設(shè)計(jì)。電路級(jí)設(shè)計(jì)工作，是在電子工程師接受系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先確定設(shè)計(jì)方案，并選擇合適的元器件，然后根據(jù)具體的元器件設(shè)計(jì)電路原理圖，接著進(jìn)行第一次仿真。其中包括數(shù)字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析、瞬態(tài)分析等。這一次仿真主要是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案在功能方面的正確性。仿真通過后，根據(jù)原理圖產(chǎn)生的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表進(jìn)行PCB板的自動(dòng)布局布線，有條件的還可以進(jìn)行PCB后分析。其中包括熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析、可靠性分析等，并可將分析后的結(jié)果參數(shù)反饋回電路圖，進(jìn)行第二次仿真，也稱作后仿真。后仿真主要是檢驗(yàn)PCB板在實(shí)際工作環(huán)境中的可行性。 EDA技術(shù)的歷史與發(fā)展EDA技術(shù)發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段。20世紀(jì)70年代為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)階段，人們開始用計(jì)算機(jī)取代手工操作進(jìn)行IC版圖編輯、PCB布局布線。80年代為計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)階段。與CAD相比，CAE除了有純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且通過電氣連接網(wǎng)絡(luò)表將兩者結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)。20世紀(jì)90年代為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)階段，同時(shí)又出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助工藝（CAPP）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）等。 EDA的應(yīng)用現(xiàn)在EDA技術(shù)應(yīng)用廣泛，包括在機(jī)械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，都有EDA的應(yīng)用。目前EDA 技術(shù)已在各大公司、科研和教學(xué)部門廣泛使用。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造方面，EDA 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)前期的計(jì)算機(jī)仿真、系統(tǒng)級(jí)模擬及測(cè)試環(huán)境的仿真、PCB的制作、電路板的焊接、ASIC的設(shè)計(jì)等。在教學(xué)方面，我國(guó)高校是從九十年代中期開始EDA教育的，現(xiàn)在幾乎所有理工科類高校都開設(shè)了EDA課程。這些課程主要是讓學(xué)生了解EDA的基本概念和原理，使用EDA軟件進(jìn)行電子電路課程的實(shí)驗(yàn)及從事簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 EDA的常用軟件EDA工具層出不窮，目前進(jìn)入我國(guó)并具有廣泛影響的EDA軟件有：multiSIM7（原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。這些工具都有較強(qiáng)的功能，一般可用于幾個(gè)方面，例如很多軟件都可以進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真，同進(jìn)還可以進(jìn)行PCB自動(dòng)布局布線，可輸出多種網(wǎng)表文件與第三方軟件接口。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。頂層設(shè)計(jì)采用原理圖設(shè)計(jì)方式，系統(tǒng)的整體組裝設(shè)計(jì)原理圖如圖31所示，它由密碼鎖輸入模塊、密碼鎖控制模塊和密碼鎖顯示譯碼模塊三部分組成。圖31 系統(tǒng)整體組裝設(shè)計(jì)原理圖密碼鎖輸入模塊由時(shí)序產(chǎn)生電路、鍵盤掃描電路、鍵盤譯碼電路和按鍵存儲(chǔ)電路組成。①時(shí)序產(chǎn)生電路產(chǎn)生電路中使用的三種不同頻率的工作脈沖波形，即系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖、彈跳消除取樣信號(hào)和鍵盤掃描信號(hào)。②鍵盤掃描電路掃描電路的作用是提供鍵盤掃描信號(hào)，掃描信號(hào)變化的順序依次為11101101101101111110……依序地周而復(fù)始。③鍵盤譯碼電路上述鍵盤中的按鍵分為數(shù)字按鍵和文字按鍵，每一個(gè)按鍵可能負(fù)責(zé)不同的功能，例如清除鍵、上鎖鍵和解鎖鍵等。數(shù)字按鍵主要是用來輸入數(shù)字的，但是鍵盤所產(chǎn)生的輸出是無法直接拿來用作密碼鎖控制電路的輸入的；另外，不同的按鍵具有不同的功能，所以必須由鍵盤譯碼電路來規(guī)劃每個(gè)按鍵的輸出形式，以便執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。④按鍵存儲(chǔ)電路因?yàn)槊看螔呙钑?huì)產(chǎn)生新的按鍵數(shù)據(jù)，可能會(huì)覆蓋前面的數(shù)據(jù)，所以需要一個(gè)按鍵存儲(chǔ)電路，將整個(gè)掃描完畢后的結(jié)果記錄下來。各按鍵的位置與數(shù)碼關(guān)系如表32所示。表32 按鍵位置與數(shù)碼關(guān)系密碼鎖的控制電路是整個(gè)電路的控制中心，主要完成對(duì)數(shù)字按鍵輸入和功能按鍵輸入響應(yīng)控制。① 數(shù)字按鍵輸入的響應(yīng)控制Ⅰ.如果按下數(shù)字鍵，第一個(gè)數(shù)字會(huì)從顯示器的最右端開始顯示，此后每新按下一個(gè)數(shù)字時(shí)，顯示器上的數(shù)字必須左移一位，以便將新的數(shù)字顯示出來。Ⅱ.假如要更改輸入的數(shù)字，可以按倒退按鍵來清除前一個(gè)輸入的數(shù)字，或者按清除鍵清除所有輸入的數(shù)字，再重新輸入四位數(shù)。Ⅲ.由于這里設(shè)計(jì)的是一個(gè)四位的電子密碼鎖，所以當(dāng)輸入的數(shù)字鍵超過四個(gè)時(shí)，電路不予理會(huì)，而且不再顯示第四個(gè)以后的數(shù)字。②功能按鍵輸入的響應(yīng)控制Ⅰ.清除鍵：清除所有的輸入數(shù)字，即作歸零動(dòng)作。Ⅱ.上鎖鍵：按下此鍵時(shí)可將密碼鎖的門上鎖（上鎖前必須預(yù)先設(shè)定一個(gè)四位的數(shù)字密碼）。Ⅲ.解除鍵：按下此鍵會(huì)檢查輸入的密碼是否正確，若密碼正確無誤則解鎖。LED顯示程序如下:library ieee。us
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