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基于Multisim2001软件的电子密码锁设计

2009年04月02日 ?? 收藏0

  引 言

  电子电路设计常用的方法是试验设计法,一般都包括设计方案提出、方案验证、方案修改3个阶段。

  传统的试验设计法通常采用手工搭接实验电路来完成,往往需要经过试验和修改的反复过程,直到设计出正确的电路。随着电子和计算机技术的发展,产生了在计算机平台上的EDA(电子设计自动化)技术,这种技术除了具有强大的设计功能外,还具有测试、仿真分析、管理等功能。在EAD桌面设计环境下用计算机来完成电路的系统综合设计和仿真。目前常用的EDA技术软件有Muhisim、.Ptotel、Pspice、Orcad等,其中Muhisim软件被誉为计算机中的实验室,具有界面交互好、画面形象直观等特点。

?  1 Multisim2001软件简介

  Muhisim2001是加拿大IIT(Interactive Image Tech-nologies)公司研制开发的专门用于电子电路仿真的虚拟EWB(电子工作台)软件,与其他软件相比,该软件有庞大的元件库,提供_r约16 000种元件和模型,特别是有大量与现实元件对应的元件模型,用户可以自定义元器件的属性,还可以建立自己的元件库,便于调用,最大限度降低设计失误,增强仿真电路的实用性;还具有人性化的测试功能,允许多台测试仪表(如失真仪、频谱分析仪、网络分析仪等)与电路图一起放置在同一操作界面上,进行各项测试,允许元件的连线任意走向,可以根据电路图大小,程序自动调整电路窗口尺寸,不需要人为设置。

  该软件提供了多种软件仿真器,无论是模拟电路、数字电路、CPLD/FPGA或非常复杂的数字器件(cPu、存储器),还是复杂的模一数混合电路,都能进行仿真分析并观察到结果。

  Multisim2001软件还提供字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪等数字仪器,可以解决数字电路中的信号产生、多路波形观测和时序比较,特别是特有的虚拟仪器、逻辑转换仪可以实现真值表、逻辑表达式和逻辑电路三者之间的相互转换,为数字电路的设计带来极大的方便。Muhisim200l软件在数字电路中的作用尤其突出。

  2 电子密码锁的组成及原理

  2.1 电子密码锁的组成

  电子密码锁用CMOS集成电路组成,由开锁及延时保持电路、错键闭锁电路、主控制电路、除错控制电路、继电器开关电路、开锁显示电路等组成。输入密码时必须按一定的顺序输入,并且要在规定时间内输入完,否则,即使输对密码也开不了锁。另外,该锁还具有错键闭锁和消除错键的功能。电子密码锁组成框图如图1所示。

电子密码锁的组成

  2.2工作原理

  设有4个密码的电子密码锁的仿真原理图如图2所示。

设有4个密码的电子密码锁的仿真原理图

  a)主控制电路:由边沿触发的JK触发器完成。JK=0l时,当控制端CP出现上升沿时,Q为低电平,使继电器线圈得电吸合,触发开关动作,接通电路,LED(发光二极管)发光,显示密码正确,开锁成功。

  b)开锁及延时保持电路:设置了4个开锁键,暂定顺序为J1、J2、J3、J4,延时电路用RC电路,即利用RC的充、放电来达到延时保持的目的。当儿键被按下时,电容C4充电到高电平,UlA输出低电平,UlB输出高电平,并且保持住等待第2个键J2按下,若在规定时间内没有按下J2,则R1通过C1放电,UlA、Ul B又恢复到原来状态,此时再按下J2也不会使u2A输出改变。若在规定时间内按下J2键,则u2A输出高电平,并保持一段时间。同理,按下J3、J4,最终u2C输出低电平,通过ulE产生上升沿,触发主控制电路开锁。

  c)错键闭锁及除错控制电路:设有J5、J6两个错键闭锁开关,即当按下这两个键中的1个或2个键时,都可使主控制电路处于闭锁状态。除错键J7是为了防止主人按错键后无法开锁而设置,当主人误按了J5、J6中的任1个或2个键时,此锁就被锁住打不开,只有按下除错键J7,然后再按正确顺序输入密码才能将此锁打开。

  3仿真分析

  3.1 电子密码锁的仿真电原理图设计

  仿真电原理图中u1A、u1B、u1C、u1D、ulE、u1F为反相器,U2A、U2B、U2E:、u2D为二输入与非门,继电器开关触点为常开。

  进入Muhisim200l工作环境界面,可方便放置元件和仪表:从Basic元件箱中调出电阻、电容、继电器,从Sources元件箱中调出电压源和接地符号,从CMOS元件箱中调出与非、非门、JK触发器等,从Diodes元件箱中调出LED。电路布线按照电路原理图排列各个元件,将鼠标放于元件引脚上或仪器接口上,鼠标指示变为+形状后,移动鼠标至另一元件引脚,即完成两者之间的连接。

  从元件库中调出各个元器件,放在电子工作平台上,显示蓝色的元器件为真实元器件,黑色的元器件为虚拟元器件,图2电路中的元器件均选用真实元器件。


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