基于Multisim2001软件的电子密码锁设计
时间：03-01
来源：《电子工程师》
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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。
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。
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。
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。
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