四位数字密码锁

设计要求

设计一个保险箱用的4位数字密码锁，该锁有规定的地址代码A、B、C、D 4个输入端和一个开箱钥匙孔信号E的输入端，锁的密码由实验者自编。当用钥匙开箱时，如果输入的4位密码正确，则保险箱被打开；否则，电路将发出警报（可用点亮发光二极管表示）。

具体要求：

1）讨论该问题的总体解决思路，画出系统原理框图;

2）阐述即将采用的电路分析和设计原理；

3）列出真值表，并验证是否正确；

4）写出能可靠实现的最小化表达式；

5）画出逻辑电路原理图；

设计分析

（1）功能描述

①问题描述：该锁规定的地址代码是为A、B、C、D 4个输入端，一个开箱钥匙孔信号E的输入端。当用钥匙开锁时开箱时，输入的4为密码正确，则保险箱打开；否则，电路报警。

②设计思路：该电路有4个信号输入端A、B、C、D，A为高位，一个使能端E。使能端E无效时，输入无效，电路不会开锁也不会报警；当使能端E有效时，输入的密码与电路预设密码一致时，输出F1有效，密码箱开锁。否则，输出F2有效，报警器打开。

③设计方法：设计电路的开锁密码为ABCD=1011，且电路全部为高电平有效，则输出开锁信号F1的逻辑函数为F1=A·B’·C·D·E，输出警报信号的逻辑函数为F2（A，B，C，D，E）=Σ（0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，12，13，14，15）·E，此函数可用74x151或74x138及一些逻辑门实现，下面分别介绍这两种不同的设计方法。报警可用LED表示，电路中没有实际画出报警器件。

（2）原理框图

（3）真值表

电路设计

（1）使用多路复用器74X151 设计

74X151除使能端G’，输出端w’为低电平有效，其它输入输出均为高电平有效。电路中F1为开锁信号，F2为报警信号，E为使能输入端，即钥匙信号输入端，E输入有效时，F1、F2输出才有效，此时，若D输入无效，F2有效，电路报警；若D有效，ABC输入101时，F1有效，电路开锁，否则F2有效，电路报警。

（2）使用译码器74X138设计

74X138输出均为低电平有效，电路中F1为开锁信号，F2为报警信号，E为使能输入端，即钥匙信号输入端，E输入有效时，F1、F2输出才有效，此时，若D输入无效，F2有效，电路报警；若D有效，ABC输入101时，F1有效，电路开锁，否则F2有效，电路报警。