基于Multisim2001软件的电子密码锁设计

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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。

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。

        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。

        从库中调出的开关操作键为空格键，双击后将其改为其他键。其中密码键Jl、J2、J3、J4分别为H、O、M、E键，除错键为R，错键设为A、B，CMOs集成电路调用库中电源为10 V的集成电路。

3．2电子密码锁的仿真过程

         按下仿真开关，激活电路，依次按开锁键，即输入H、O、M、E键，继电器线圈通电吸合，常开触点闭合，LED点亮。

4结束语

         用Muh：isim200l软件设计密码锁，如同在实验室面板上搭接电路，且不受元器件种类、数量和测试仪器的限制，以其高品质的性能、强大的分析能力和在线屏幕显示让设计者轻松、愉快、卓有成效地完成设计任务，从而为电子系统的设计、电子产品的开发和电子系统工程提供了一种全新的手段和便捷的途径。应用Multisim200l软件还可以提高现代教育技术水平，改善实验环境，培养综合设计、实验的能力。