電工電子技術(shù)課程設(shè)計(電子密碼鎖)

1、<p>　　題目 電子密碼鎖 </p><p>　　班級 13****班 </p><p>　　學(xué)號 201310310*** </p><p>　　姓名 *** </p><p>　　指導(dǎo) 王*

2、* </p><p>　　時間 2015.6 </p><p>　　電工電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　姓名***____ 班級 13***班___ 指導(dǎo)老師王**老師____</p><p><b>　　目錄</b>

3、;</p><p>　　總體方案與原理說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1</p><p>　　密碼輸入和修改電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2</p><p>　　密碼

4、檢測電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3</p><p>　　開鎖，執(zhí)行電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4</p><p>　　報警電

5、路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5</p><p>　　總體電路原理相關(guān)說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6</p><p>　　總體電路原

6、理圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7</p><p>　　元件清單. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8</p><p>　　參考文獻(xiàn). .

7、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9</p><p>　　10、設(shè)計心得體會. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10</p><p>　　1、總體方案與原

8、理說明</p><p>　　以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案。</p><p>　　電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設(shè)置UPS電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路等。</p><p>　　2、密碼輸入和修改電路</p&

9、gt;<p>　　圖2 密碼輸入和修改電路</p><p>　　開關(guān)K1~K9是用戶的輸入密碼的鍵盤，其開關(guān)值分別有數(shù)字1到9控制，用戶可以通過數(shù)字鍵盤1到9輸入密碼，開關(guān)兩端的電容是為了提高開關(guān)速度。 </p>

10、<p>　　密碼修改電路由雙刀雙擲開關(guān)S1~S4組成（如上圖）, 它是利用開關(guān)切換的原理實現(xiàn)密碼的修改。當(dāng)輸入密碼和開關(guān)預(yù)置密碼相同時，電路接通，接地的低電平輸入JK觸發(fā)器，產(chǎn)生脈沖。修改密碼只需撥動上面開關(guān)即可。在實際仿真中，我們分別采用了兩個單刀雙擲開關(guān)來實現(xiàn)其功能，其原理一樣均是通過檢測輸入與預(yù)置密碼一致使得電路接地端導(dǎo)通，否則便無法導(dǎo)通，產(chǎn)生觸發(fā)信號。</p><p><b>　　3

11、、密碼檢測電路</b></p><p>　　圖3 密碼檢測電路</p><p>　　密碼檢測電路是由兩塊74LS112（雙JK觸發(fā)器，包含IC1~IC4）組成密碼檢測電路。開始工作時，電路先自動將IC1~IC4清零，由報警電路送來的清零信號經(jīng)C25送到T11基極，使T11導(dǎo)通，其集電極輸出低電平，送往IC1~IC4，實現(xiàn)清零。由于IC1處于計數(shù)狀態(tài)，當(dāng)用戶按下第一個正確的密碼

12、后，CLK端出現(xiàn)了一個負(fù)的下降沿，IC1計數(shù)，Q端輸出為高電平，用戶依次按下有效的密碼，IC2~IC3也依次輸出高電平，送入與門IC5，使其輸出開鎖的高電平信號送往IC13的2腳，執(zhí)行電路動作，實現(xiàn)開鎖。</p><p>　　其中IC6的一口端口接密碼鎖定電路。當(dāng)輸入密碼三次錯誤，便會產(chǎn)生一個鎖定信號輸入IC6中，使得IC6的輸出始終為低電平，從而無法產(chǎn)生正確的開鎖信號，此時，密碼輸入無效，直到鎖定解除方可再次輸

13、入密碼。</p><p><b>　　4、開鎖，執(zhí)行電路</b></p><p>　　圖4 開鎖，執(zhí)行電路</p><p>　　首先，左端是一個555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路，其功能是接受輸入來的正確開鎖信號產(chǎn)生一個高電平輸出作用于后面的執(zhí)行電路。這里稍作調(diào)整的是這是一個下降沿產(chǎn)生出發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)密碼檢測端沒有正確的開鎖電平（高電平）產(chǎn)生時

14、，傳送過來的低電平信號經(jīng)一個與非門產(chǎn)生高電平信號輸入到555定時器中，當(dāng)傳送過來的是一個開鎖電平（高電平）時，其經(jīng)過與非門產(chǎn)生低電平輸出，進(jìn)入到555定時器中，產(chǎn)生下降沿觸發(fā)信號，從而實現(xiàn)輸出高電平到執(zhí)行電路中去。</p><p>　　執(zhí)行電路中的開鎖動作由一個發(fā)光二極管代替，開鎖信號（高電平）傳送到T10時，T10集電極上接的D5（綠色發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開門，20秒后，555電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，時間計算主要是基于

15、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中對電容的充電放電實現(xiàn)的，其參數(shù)計算如下：T=RCln(Vcc-0) /（Vcc-2/3Vcc）=1.1RC=1.1*1*20=20s</p><p><b>　　5、報警電路</b></p><p><b>　　圖5 報警電路</b></p><p>　　報警電路實現(xiàn)的功能是：當(dāng)輸入密碼的時間超過5秒（一般

16、情況下用戶輸入不會超過），電路報警20秒，防止他人惡意開鎖。</p><p>　　電路包含兩大部分，25秒延時和5秒延時電路。其工作原理是當(dāng)用戶開始輸入密碼時，電路開始25秒計時，超出5秒，電路開始20秒的報警。</p><p>　　上圖中IC10以及IC11為555集成定時器，圖中參數(shù)需要調(diào)整為相應(yīng)時間的定時。</p><p>　　有人走近門時，觸摸了TP端(TP

17、端固定在鍵盤上，其靈敏度非常高，保證電路可靠的觸發(fā))，由于人體自身帶的電，使IC10的2腳出現(xiàn)低電平，使IC10的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其3腳輸出高電平，T5導(dǎo)通(可以通過R12控制T1的基極電流)，其集電極接的黃色發(fā)光二極管D3發(fā)光，表示現(xiàn)在電子鎖處于待命狀態(tài),T6截止，C4開始通過R14充電(充電時間是40秒,此時為用戶輸入密碼的時間，即用戶輸入密碼的時間不能超過40秒，否則電路就開始報警, 由于用戶經(jīng)常輸入密碼，而且知道密碼，一般輸入密碼

18、的時間不會超過40秒)，IC2開始進(jìn)入延時40秒的狀態(tài)。 時間參數(shù)計算：T=1.1RC=1.1*1*39=40s </p><p>　　開始報警:當(dāng)用戶輸入的密碼不正確或輸入密碼的

19、時間超過40秒，IC11的2腳電位隨著C4的充電而下降,當(dāng)電位下降到1/3Vcc時(即40秒延時結(jié)束時候),3腳變成高電位(延時時是低電平),通過R15使(R15的作用是為了限制T7的導(dǎo)通電流防止電流過大燒毀三極管)T7導(dǎo)通,其集電極上面接的紅色發(fā)光二極管D4發(fā)亮,表示當(dāng)前處于報警狀態(tài),T8也隨之而導(dǎo)通,使蜂鳴器發(fā)聲,令賊人生怯,實現(xiàn)報警。</p><p>　　停止報警:當(dāng)達(dá)到了80秒的報警時間，IC10的6,7

20、腳接的電容C5放電結(jié)束,IC10的3腳變成低電平,T5截止,T6導(dǎo)通,強(qiáng)制使強(qiáng)制電路處于穩(wěn)態(tài)，IC11的3腳輸出低電平,使T7,T8截止,蜂鳴器停止報警；或者用戶輸入的密碼正確，則有開鎖電路中的T10集電極輸出清除報警信號，送至T12（PNP），T12導(dǎo)通，強(qiáng)制使T7基極至低電位，解除報警信號。</p><p>　　6、總體電路原理相關(guān)說明</p><p><b>　　原理說明分

21、析：</b></p><p>　　當(dāng)按下報警電路的TP端開關(guān)使其輸入一個低電平信號，通過555定時器輸出一個清零信號到密碼檢測電路的清零信號，清零信號經(jīng)C25送到T11基極，使T11導(dǎo)通，其集電極輸出低電平，送往IC1~IC4，從而使得JK觸發(fā)器清零，電路開始工作，輸入密碼。</p><p>　　首先手動輸入密碼，當(dāng)用戶輸入的密碼不正確或輸入密碼的時間超過40秒，IC11的2腳

22、電位隨著C4的充電而下降,當(dāng)電位下降到1/3Vcc時(即40秒延時結(jié)束時候),3腳變成高電位(延時時是低電平),通過R15使(R15的作用是為了限制T7的導(dǎo)通電流防止電流過大燒毀三極管)T7導(dǎo)通,其集電極上面接的紅色發(fā)光二極管D4發(fā)亮,表示當(dāng)前處于報警狀態(tài),T8也隨之而導(dǎo)通,使蜂鳴器發(fā)聲。當(dāng)達(dá)到了80秒的報警時間，IC10的6,7腳接的電容C5放電結(jié)束,IC10的3腳變成低電平,T5截止,T6導(dǎo)通,強(qiáng)制使強(qiáng)制電路處于穩(wěn)態(tài)，IC11的3腳

23、輸出低電平,使T7,T8截止,蜂鳴器停止報警；或者用戶輸入的密碼正確，則有開鎖電路中的T10集電極輸出清除報警信號，送至T12（PNP），T12導(dǎo)通，強(qiáng)制使T7基極至低電位，解除報警信號。當(dāng)輸入密碼正確時，依次觸發(fā)74112輸出高電平，送入與門IC5，使其輸出開鎖的高電平信號送往IC13的2腳，執(zhí)行電路動作，實現(xiàn)開鎖使其輸出高電平送往IC13的輸入端，則3腳輸出高電平，使T10導(dǎo)通，T11導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)光，實現(xiàn)開門，同時T10集電極

24、上接的D5（綠色發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示</p><p><b>　　7、總體電路原理圖</b></p><p><b>　　8、元件清單</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》，伍時和 主編，清華大學(xué)出版社

25、 </p><p>　　[2]《一種電子密碼鎖的實現(xiàn)》，楊茂濤 主編，福建電腦2004</p><p>　　[3]《數(shù)字電路邏輯設(shè)計》（第二版），王硫銀 主編，高等教育出版社 </p><p>　　[4]《555時基電路原理、設(shè)計與應(yīng)用》，葉桂娟 主編，電子工業(yè)出版社</p><p>　　[5]《數(shù)字電

26、子技術(shù)基礎(chǔ)》（第四版），閻石 主編， 高等教育出版社 1997 </p><p>　　[6]《新型電子密碼鎖的設(shè)計》，李明喜 主編， 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新 2004 </p><p>　　[7]《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》（第五版），康華光 主編，高等教育出版社 </p><p>　　[8

27、]《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第三版），童詩白 華成英 主編  ，高等教育出版社 </p><p>　　[9]《電子線路設(shè)計·實驗·測試》（第三版），謝自美 主編，華中科技大學(xué)出版社</p><p><b>　　設(shè)計心得體會</b></p><p>　　以上是我本次課程設(shè)

28、計的成果——電子密碼鎖電路，經(jīng)過各種查閱，多次修改和調(diào)試，最終得到了一個理論上可靠，實用的設(shè)計。</p><p>　　在此次課程設(shè)計中，我結(jié)合了我們的電工實習(xí)經(jīng)驗，在課余時間查閱了各類電子類書籍。既鍛煉了我的創(chuàng)新能力和動手能力，又進(jìn)一步鞏固了本學(xué)期學(xué)習(xí)的電工類知識。是我對邏輯門電路，各種基本集成芯片都有了進(jìn)一步的理解。由簡單的抽象理解到實際認(rèn)識。</p><p>　　密碼鎖的設(shè)計使我學(xué)會分

29、析、設(shè)計數(shù)字邏輯電路的一般方法，讓我知道如何根據(jù)提出的任何一種需要實現(xiàn)的邏輯功能設(shè)計出滿足要求的邏輯電路和分析出任何一種給定邏輯電路所具有的邏輯功能。并且掌握了邏輯代數(shù)的基礎(chǔ)知識和所用半導(dǎo)體器件的電氣特性。</p><p>　　通過這次實訓(xùn)，我覺得學(xué)習(xí)像數(shù)電這樣實用的知識，不僅要掌握書本上的基本內(nèi)容，要求熟悉個芯片個器件功能，還要靈活思考，善于變換，比較各種方案的優(yōu)缺點，學(xué)會取舍、汲取精華，并要能夠聯(lián)系實際，這樣

30、才能找到最優(yōu)設(shè)計，達(dá)到事半功倍的效果。實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐，才能使自己不被社會淘汰。</p><p>　　在實際電路的調(diào)試過程中，我們遇到了很多問題， 這使得我們不得不通過多種途徑來解決，增強(qiáng)了我們通過網(wǎng)絡(luò)，圖書館等途徑來查詢資料自主解決問題的能力。對于查閱資料仍無法解決的問題，我們通過與同學(xué)討論，詢問老師等途徑解決了我們面臨的困難和問題。</p><p>　　通過這兩周的課程設(shè)計，我們小

31、組成員都有了很大的收獲：首先，通過學(xué)習(xí)使自己對課本上的知識可以應(yīng)用于實際，使的理論與實際相結(jié)合，加深自己對課本知識的更好理解，同時實習(xí)也段練了個人的動手能力：能夠充分利用圖書館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識。</p><p>　　兩周的時間緊張而且快樂地過去了，雖說沒有焊接電路板讓我們相當(dāng)遺憾，但是我們每個人仍然收獲了很多：從設(shè)計電路之初的茫然到設(shè)計完成仿真完美實現(xiàn)時的欣喜，搭建的電路模塊“啞巴”狀態(tài)到指示