四位数字密码锁设计

电子科技大学
数字电路课程设计报告题目：保险箱用四位数字代码锁
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保险箱用四位数字代码锁
一.设计要求：
设计一个保险箱用的4位数字代码锁，该锁有规定的地址代码A、B、C、D4个输入端和一个开箱钥匙孔信号E的输入端，锁的代码由实验者自编。

当用钥匙开箱时，如果输入的4个代码正确，保险箱被打开；否则，电路将发出警报（可用发光二极管亮表示）。

具体要求：1）写出改组合逻辑电路的分析和设计方法；
2）参考有关资料画出原理图，找出要使用的芯片；
3）画出真值表以验证是否真确；
4）使用Verilog HDL语言进行仿真。

二.设计方案：
1.该组合逻辑电路的分析和设计方法：
本设计方案中我采用多路复用器，2-4译码器，LED灯和或门等器件来完成设计。

用2个74x151多路复用器扩展为16-2多路复用器，题目中的地址代码A、B、C、D4个输入端作为扩展的多路复用器的地址端，D0-D8作为数据端。

开箱钥匙孔信号E作为2-4decoder的使能端。

设计开锁的正确代码为0101，当用钥匙开锁（即2-4decoder的使能端有效）时，如果正确输入开锁密码：0101，则输出Y为逻辑高电平，Y’为逻辑低电平，锁被打开，而LED灯不会亮（即不会报警）；如果输入的密码错误或者钥匙孔信号无效，则输出Y为逻辑低电平，Y’为逻辑高电平，锁无法打开，逻辑高电平Y’驱动LED灯亮，产生报警效果。

2.设计原理图：（以下电路图为用Quartus II综合后截屏所得）
总体逻辑电路图
2-4译码器逻辑电路图
151多路复用器逻辑电路图
D C B A LATCH LED
0 0 0 0 0 1
0 0 0 1 0 1
0 0 1 0 0 1
0 0 1 1 0 1
0 1 0 0 0 1
0 1 0 1 1 0
0 1 1 0 0 1
0 1 1 1 0 1
1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 1
1 0 1 0 0 1
1 0 1 1 0 1
1 1 0 0 0 1
1 1 0 1 0 1
1 1 1 0 0 1
1 1 1 1 0 1
假设用钥匙开锁（即钥匙孔信号E有效）时的真值表
4.Verilog HDL语言仿真：
程序代码：
module e2_4decoder(i,en,y);
input en;
input [1:0] i;
output [3:0] y;
reg [3:0] y;
always @(i or en)begin
if(en)
case(i)
0:y=4'b0001;
1:y=4'b0010;
2:y=4'b0100;
3:y=4'b1000;
endcase
else y=4'b0000;
end
endmodule
module mutiplexer16_1(a,b,c,en,d,y,y_l);
input a,b,c,en;
input [7:0] d;
output y,y_l;
reg y,y_l;
always @(a,b,c,en)
begin
if(en==0)
if(c==0&b==0&a==0) y=d[0];
else if(c==0&b==0&a==1) y=d[1];
else if(c==0&b==1&a==0) y=d[2];
else if(c==0&b==1&a==1) y=d[3];
else if(c==1&b==0&a==0) y=d[4];
else if(c==1&b==0&a==1) y=d[5];
else if(c==1&b==1&a==0) y=d[6];
else y=d[7];
else y=0;
y_l=!y;
end
endmodule
module liuyong(A,B,C,D,set,LED,LATCH);
wire [3:0] y;
wire [1:0] i;
input A,B,C,D;
input [15:0] set;
output LED,LATCH;
assign i[1]=0;
assign i[0]=D;
e2_4decoder u1(i,1,y);
mutiplexer16_1 m1(A,B,C,!y[0],set[7:0],y1,y1_l);
mutiplexer16_1 m2(A,B,C,!y[1],set[15:8],y2,y2_l); or (LATCH,y1,y2);
not (LED,LATCH);
endmodule
以下为仿真得到的时序图：。