《电子密码锁设计详解》
电子密码锁是一种常见的安全设备，其核心在于通过数字逻辑电路实现密码验证和安全控制。本报告将详细阐述一个四位数字密码锁的设计与实现，包括其工作原理、系统架构以及各个模块的设计。
设计目标是创建一个四位数字密码锁，其功能包括：当输入的四位数字与预设密码匹配时，解锁并点亮绿灯；在9秒内未正确输入密码则自动锁定，红灯亮起；连续三次输入错误也会触发锁定状态；并且，用户可以通过特定开关更改密码。
该密码锁的工作原理基于数字逻辑电路，主要由以下几个部分组成：
1. **输入电路**：四个按钮a-d代表00, 01, 10, 11四种编码，用于输入密码。按钮e-h为虚设，不参与密码输入。按钮read将当前输入的密码编码存储，按钮try启动密码比较。此外，还有用于输入初始密码的开关K0-K7，以及全重置按钮all_reset。
2. **密码设置电路**：使用双向移位寄存器存储密码，开关K0-K7与寄存器的DCBA输入端相连，通过all_reset信号设置新的密码。
3. **密码比较电路**：两片双向移位寄存器记录输入的密码，read信号驱动寄存器右移存储数字。输入的代码与预设密码通过异或非和与运算进行比对，当8位均相等，表明输入正确，触发解锁。
4. **计时电路**：通过按钮a-h产生的clock_switch信号，配合D触发器实现9秒的计时功能。如果9秒内未正确输入，电路会进入闭锁状态。
5. **显示译码器**：两个译码器分别显示已过时间及尝试次数，提供用户反馈。
系统框图展示了这些模块的相互关系，输入电路确保了单一按钮输入的有效性，密码设置电路提供了密码的设定与存储，密码比较电路完成了密码验证，而计时和显示电路则实现了系统的动态反馈。
在实际设计过程中，电路采用了卡诺图进行简化，确保逻辑运算的正确性。例如，通过按钮a-d的组合生成M0和M1，避免了同时按下两个按钮的情况。此外，使用抢答电路防止try按钮的滥用，同时在闭锁状态下使try无效，以增强安全性。
这个电子密码锁的设计充分体现了数字逻辑在安全系统中的应用，通过巧妙的电路设计和逻辑运算，实现了安全、可靠且具有一定防护机制的密码验证。这样的设计不仅满足了实验要求，也为实际生活中的安全防护提供了理论基础。
