实验日期：2009/12/23 实验室：229 座位号：4
清华大学电子工程系
电子技术实验报告
数字实验四：密码锁电路实验
班级：无86
姓名：戴扬
学号：2008011191
实验日期：2009/12/23
交报告日期: 2010/1/7
一、实验目的
（1）熟悉简单数字子系统的设计和实现方法。
（2）熟悉存储器、数据比较器的基本原理和使用方法。
（3）熟悉地址发生器的构成与设计。
二、实验任务
设计、制作一个电子密码锁电路。要求如下：
（1）密码长度为6位（10进制）。
（2）在电路处于密码设置状态下，用户利用“输入键盘”设置自己选定的6为密码，并用一个LED管只是电路处于密码设置
状态。在电路处于开锁状态下，用户输入开锁密码，如果输
入的开锁密码与用户设置的密码相同，锁开启（用一个LED
管指示开启状态）；如果输入的开锁密码与用户设置的密码
不同，锁不开启，此时给出声音告警提示。
三、实验原理
见《电子电路实验》229~232页。
另外，本实验加入了键盘编码的内容。
四、实验内容
基本内容：
1.设计并实现键盘的编码：
其真值表为下表，条件是按键未按下时相对应的端口为0，按下时相对应的端口为“1”；
注意：表中的“B”是作为教材中图6.22中的信号“B”使用。
输出
3
D
2
D
1D
D
B
未按 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 1 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 1 5 0 1 0 1 1 6 0 1 1 0 1 7 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 1 9 1 0 0 1 1 start 1
1
1
2.地址产生：
用字码管显示地址。
选做内容1：
能将密码正确输入到存储器。
验收方法：用一个字码管显示地址，另一个字码管显示存储数据内容，将存储器处于写入状态，地址归零后在存储器中存入数据，存入数据后将存储器变为读出状态，再使地址归零，然后只连续按动键盘上的数字“0”使地址变化，观察所存数据是否正确。
选做内容2：
正确比较密码的正误并进行指示。
选做内容3：
全部密码锁的控制：密码正确时开锁，密码错误时锁死地址发生器并发出告警。开锁用发光二极管显示，告警用发光二极管及实验箱上的蜂鸣器
五、注意事项
实验箱键盘说明：
实验箱的右下角，有一个键盘阵列，共有0~9十个数字键盘和启动键及清除键0~9及启动键都有独立输出（常态为低电平，按下为高电平），值得注意的是：由于按键在没有按下时，相应的输出口对地接有一约5K的电阻，当该输出口皆有两个以上的TTL门电路时，必须在该端口对地并接一个1K的电阻。由于实验学习机内部的编码
片极易损坏，因此编码输出端无输出。
添加除颤电路的必要性：
在按动数码按键时，其按键开关不可避免的会产生一些机械震颤，从而使输出端产生不规则的震颤脉冲输出，电路中必须要消除振颤脉冲的影响；
对于数据输出端，只要在写入时刻，即使能端及读写控制端负脉冲到来时状态已稳定，对电路就不会产生影响，对于地址发生器的触发脉冲，按键按动时不能有振颤脉冲。否则地址数据就要连续跳动。为此在电路的“B”端必须加除颤电路，电路形式如下图。充放电时间常数为≥10mS。
六、实验数据记录及处理
电路图和仿真均由Multisim10完成。
本次试验无需记录数据，只须得到运行结果即可
1、键盘编码电路：
实际上需要设计一个编码器，将11个按键信号转成4位二进制数即可。由于有了真值表，只须利用组合逻辑即可。
下图为一种键盘编码方法：
97531975310K K K K K K K K K K D +∙++=++++=
Kstart K K K K D ++++=76321 76542K K K K D +++= Kstart K K D ++=983
Kstart K K K K K K K K K K B ++++++++++=9876543210
其中0D ~3D 分别为编码器输出端的最低位到最高位，B 则为判断键盘按钮是否按下的信号。
另外，需要添加除颤电路，保证按键判定不会有干扰。
仿真电路图如下：
仿真结果举例：按下按钮“3”：
按下按钮“Kstart”：
实验结果也与仿真相同。
由此可见，电路设计正确。
2、地址产生电路
由于存储器需要频繁读写，因此，存储器的地址就要循环变动。所以，地址发生器自然由计数器来实现，只须在计数器上加入清零电路，即可控制地址的变化和归零。
仿真电路图如下：
由于实验要求有6位十进制密码和1位结束码，因此计数器为0~6循环，利用的是同步清零模式。此模块由键盘电路的B信号，即按键判断信号触发。在有按键按下时，B信号会产生一个上升沿和一个下降沿，但是为了保证数据有效，必须在按键松开后，计数器才能触发。因此，需要在B信号后接一个反向器。
实验结果如预期。
3、数据存储模块
本实验的数据存储需要用到存储器，具体来说，就是2114芯片，但是由于仿真器件问题，使用6116芯片来代替，具体特性相似。由于存储器的使用的是输入/输出端口，因此需要在I/O端接上三态缓冲门，保证数据写入和读取的可靠性。在存储器的~WE端为低电平时，存储器处于可写状态，此时三态门处于接通状态，~EN端也为低电
