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1、 13 / 13课 程 设 计 任 务 书1设计目的：1、通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力；2、掌握Quartus II或Xilinx ISE使用方法，能熟练运用该软件设计并仿真电路；3、学会用数字电子器件组成复杂系统的方法。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：一、学习Quartus II软件软件设计要求：1. 建立项目，选择元件2. 元件调入，加输入输出引脚3. 设计原理图4. 编译电路5. 建立波形文件6. 波形仿真7. 了解引脚分配，电路下载二、实践设计要求：1、根据
2、所选题目，在Quartus II软件中设计原理图。2、实现所设计电路的局部仿真和总体仿真。3、每五六人一组，写出设计报告。三、参考题目：古典加密电路设计一般的密码系统模型如图1所示：图1古典加密系统模型1、 明文为16位二进制序列，密钥为设计人学号乘133的16位二进制数。2、 设计电路时采用以下两种方式（1）、串入并出（2）、并入串出3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：每个同学独立完成自己的任务，每人写一份设计报告，在课程设计论文中写明自己设计的部分，给出Quartus II设计原理图与仿真图。4主要参考文献：1. 毕满清等.电子技术实验与课程设计.
3、太原：机械工业出版社.2000.2. 韩炎.数字电子技术.北京：电子工业出版社.2010.3. 仇佩亮.信息论与编码. 北京：高等教育出版社.2003.4. 潘松,黄继业.EDA技术实用教程.北京：科学出版社，2002.5设计成果形式及要求：设计的原理图，仿真图。 课程设计说明书课程设计说明书目录：一、设计目的二、设计要求三、设计步骤1.设计方案2.设计过程3.设计结果四、设计总结五、心得体会五、参考文献说明书正文一、 设计目的：设计一个古典加密电路，实现如下图的功能。二、 设计要求：电路实现对并行输入明文为16位的二进制序列，用16位二进制密匙进行加密（密钥为设计人学号乘133的16位二进制
4、数。），加密以后再串行传输，串行解密后，串行输出。 以48号为例：K=（48*133）10=（6384）10=（0001 1000 1111 0000）2三、 设计步骤：1. 设计方案：电路总体由P0-P15并行输入每一帧16位二进制数据，每一位数据用一个异或门加密，并行传输到接收端，再由16选1数据选择器控制，一位一位地串行输出，在经过一个异或门解密，可得到串行输出的二进制数据。每一帧数据输入后，用四个74161芯片的输出端保持，直到16位数据处理完毕，再接收数据的输入。如此循环，便可连续传输数据。2. 设计过程：第一步：我们先做了一个一位的数据加密传输系统，实现了对单位数据的加密传输。加密
5、与解密主要依据异或门的这一性质：(MK)K=M。如下图：第二步：我们打算让16位的数据并行输入与加密，经过两个16选1数据选择器将并行加密的数据M与密匙K一位一位相对应地选出来，再解密输出。于是我们先设计出了16选1数据选择器。如下图：下一张图是对16选1数据选择器的仿真：输入P=（0101 0101 0101 0101）2，输出Out是一个方波。第四步：将16选1数据选择和上一个电路组合起来，可以实现对一帧16位数据的加密传输。电路如下图：第五步：在输入端加4个74161控制数据一帧一帧地输入,从而实现一个完整的数据加密传输系统：电路图如下图所示：3.设计结果：该图所示：电路的加密密匙是K=
6、（0001 1000 1111 0000）2电路的输出是一个占空比为50%的方波，而电路的输入是P=（0101 0101 0101 0101）2 。该图所示：电路此时的输入是P=（0101 0101 0101 0101）2，输出是一个占空比为50%的方波。该图的密匙不变，输入是P=（1111 1110 1100 1000）2，输出如图所示，输入与输出一致。四、设计总结：这只是一个简单的加密电路，如果要考虑芯片的延时，要实现以上功能所用的芯片必须是高速的，否则电路可能因为延时造成输出紊乱。这样的同步问题出现在下面的情况中：当第16个上升沿方波脉冲输入时16选1数据选择器的CO端输出一个高电平，经
7、过一个非门反馈到输入控制端的LD端，使其处于高电平；在这一上升沿方波脉冲和LD端的高电平使74161处于接受输入的状态，输入端打开，新的16位数据输入，再来一个上升沿方波脉冲，数据输入控制端的161芯片转换到保持状态。这以过程的同步很重要。由于一个周期只能传输一帧16位数据，所以输入端数据的输入周期为16个脉冲周期，即：每经过16个脉冲周期才能传输一帧数据。五、心得体会：课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”。 今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开进入社会前的第一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础
8、。通过本次课程设计，我充分理解了学习数字电子技术的重要性，进一步掌握了Quartus II软件的使用和简单加密解密过程。加强了全队合作的意识增进了同学之间的团结协作能力。并且在本次课程设计的过程中充分运用了所学习的书本知识。1.对课程设计的整体认识方面：在真正的接触课程设计之前，心里是一种模糊的感觉，觉得很难和繁琐无从入手，但当课程设计的题目给出来之后心里立刻有了明确的目标，虽然它所涉及到的知识依然是很复杂的，但至少有了明确的方向，对课程设计也有了一个新的整体的认识，那就是即使是再繁杂的任务也在你有了明确的任务和目标后可以细化到很小很简单的一个个任务上，分步完成，整体串联。2.在知识储备的方面
9、：在着手做课程设计之前，我们所学的知识大部分都是为了准备考试，即学的都是死的知识，譬如理解161的功能，以及各种状态之间的转换，但具体到实际应用中如何实现，如何把一个电路图变成实际的电路却不知道如何操作。知识和实践之间还是有很大的距离的，而且远不像想象中的那么简单，完全是两种不同的感觉。3.在团队合作方面： 众所周知，课程设计是分小组完成的。每个人负责不同的方面，大家交流协作共同为了一个目标而努力。然而这其中就设计到信息的及时交流问题，因为各个部分虽然说是独立的，但却有相互之间紧密的联系着，一个人的结论可能就是下一个人进行下去的开始，通过这次课程设计我们学会了如何更好的表达自己的想法，如何与别人交流经验，团结协作，这些都是单纯的自己考试看书自习所不能获得的，我想着也是课程设计一个很重要的目的吧。六、参考文献：毕满清等.电子技术实验与课程设计.太原：机械工业出版社.2000.韩炎.数字电子技术.北京：电子工业出版社.2010.包明.EDA技术与可编程逻辑器件的应用. 北京：北京航空航天大学出版社.2007.仇佩亮.信息论与编码. 北京：高等教育出版社.2003.
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