基于Multisim2001軟件的電子密碼鎖設計

標簽：Multisim2001 電子密碼鎖

引 言

電子電路設計常用的方法是試驗設計法，一般都包括設計方案提出、方案驗證、方案修改3個階段。

傳統的試驗設計法通常采用手工搭接實驗電路來完成，往往需要經過試驗和修改的反復過程，直到設計出正確的電路。隨著電子和計算機技術的發展，產生了在計算機平臺上的EDA(電子設計自動化)技術，這種技術除了具有強大的設計功能外，還具有測試、仿真分析、管理等功能。在EAD桌面設計環境下用計算機來完成電路的系統綜合設計和仿真。目前常用的EDA技術軟件有Muhisim、.Ptotel、Pspice、Orcad等，其中Muhisim軟件被譽為計算機中的實驗室，具有界面交互好、畫面形象直觀等特點。 1 Multisim2001軟件簡介

Muhisim2001是加拿大IIT(Interactive Image Tech-nologies)公司研制開發的專門用于電子電路仿真的虛擬EWB(電子工作臺)軟件，與其他軟件相比，該軟件有龐大的元件庫，提供_r約16 000種元件和模型，特別是有大量與現實元件對應的元件模型，用戶可以自定義元器件的屬性，還可以建立自己的元件庫，便于調用，最大限度降低設計失誤，增強仿真電路的實用性;還具有人性化的測試功能，允許多臺測試儀表(如失真儀、頻譜分析儀、網絡分析儀等)與電路圖一起放置在同一操作界面上，進行各項測試，允許元件的連線任意走向，可以根據電路圖大小，程序自動調整電路窗口尺寸，不需要人為設置。

該軟件提供了多種軟件仿真器，無論是模擬電路、數字電路、CPLD/FPGA或非常復雜的數字器件(cPu、存儲器)，還是復雜的模一數混合電路，都能進行仿真分析并觀察到結果。

Multisim2001軟件還提供字信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換儀等數字儀器，可以解決數字電路中的信號產生、多路波形觀測和時序比較，特別是特有的虛擬儀器、邏輯轉換儀可以實現真值表、邏輯表達式和邏輯電路三者之間的相互轉換，為數字電路的設計帶來極大的方便。Muhisim200l軟件在數字電路中的作用尤其突出。

2 電子密碼鎖的組成及原理

2.1 電子密碼鎖的組成

電子密碼鎖用CMOS集成電路組成，由開鎖及延時保持電路、錯鍵閉鎖電路、主控制電路、除錯控制電路、繼電器開關電路、開鎖顯示電路等組成。輸入密碼時必須按一定的順序輸入，并且要在規定時間內輸入完，否則，即使輸對密碼也開不了鎖。另外，該鎖還具有錯鍵閉鎖和消除錯鍵的功能。電子密碼鎖組成框圖如圖1所示。

2.2工作原理

設有4個密碼的電子密碼鎖的仿真原理圖如圖2所示。

a)主控制電路：由邊沿觸發的JK觸發器完成。JK=0l時，當控制端CP出現上升沿時，Q為低電平，使繼電器線圈得電吸合，觸發開關動作，接通電路，LED(發光二極管)發光，顯示密碼正確，開鎖成功。

b)開鎖及延時保持電路：設置了4個開鎖鍵，暫定順序為J1、J2、J3、J4，延時電路用RC電路，即利用RC的充、放電來達到延時保持的目的。當兒鍵被按下時，電容C4充電到高電平，UlA輸出低電平，UlB輸出高電平，并且保持住等待第2個鍵J2按下，若在規定時間內沒有按下J2，則R1通過C1放電，UlA、Ul B又恢復到原來狀態，此時再按下J2也不會使u2A輸出改變。若在規定時間內按下J2鍵，則u2A輸出高電平，并保持一段時間。同理，按下J3、J4，最終u2C輸出低電平，通過ulE產生上升沿，觸發主控制電路開鎖。

c)錯鍵閉鎖及除錯控制電路：設有J5、J6兩個錯鍵閉鎖開關，即當按下這兩個鍵中的1個或2個鍵時，都可使主控制電路處于閉鎖狀態。除錯鍵J7是為了防止主人按錯鍵后無法開鎖而設置，當主人誤按了J5、J6中的任1個或2個鍵時，此鎖就被鎖住打不開，只有按下除錯鍵J7，然后再按正確順序輸入密碼才能將此鎖打開。

3仿真分析

3.1 電子密碼鎖的仿真電原理圖設計

仿真電原理圖中u1A、u1B、u1C、u1D、ulE、u1F為反相器，U2A、U2B、U2E：、u2D為二輸入與非門，繼電器開關觸點為常開。

進入Muhisim200l工作環境界面，可方便放置元件和儀表：從Basic元件箱中調出電阻、電容、繼電器，從Sources元件箱中調出電壓源和接地符號，從CMOS元件箱中調出與非、非門、JK觸發器等，從Diodes元件箱中調出LED。電路布線按照電路原理圖排列各個元件，將鼠標放于元件引腳上或儀器接口上，鼠標指示變為+形狀后，移動鼠標至另一元件引腳，即完成兩者之間的連接。

從元件庫中調出各個元器件，放在電子工作平臺上，顯示藍色的元器件為真實元器件，黑色的元器件為虛擬元器件，圖2電路中的元器件均選用真實元器件。

從庫中調出的開關操作鍵為空格鍵，雙擊后將其改為其他鍵。其中密碼鍵Jl、J2、J3、J4分別為H、O、M、E鍵，除錯鍵為R，錯鍵設為A、B，CMOs集成電路調用庫中電源為10 V的集成電路。

3.2電子密碼鎖的仿真過程

按下仿真開關，激活電路，依次按開鎖鍵，即輸入H、O、M、E鍵，繼電器線圈通電吸合，常開觸點閉合，LED點亮。

4結束語

用Muh：isim200l軟件設計密碼鎖，如同在實驗室面板上搭接電路，且不受元器件種類、數量和測試儀器的限制，以其高品質的性能、強大的分析能力和在線屏幕顯示讓設計者輕松、愉快、卓有成效地完成設計任務，從而為電子系統的設計、電子產品的開發和電子系統工程提供了一種全新的手段和便捷的途徑。應用Multisim200l軟件還可以提高現代教育技術水平，改善實驗環境，培養綜合設計、實驗的能力。