觸摸式密碼電子鎖的設(shè)計(jì)與制作畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)綜合實(shí)踐文檔</b></p><p>　　課題名稱： 觸摸式密碼電子鎖的設(shè)計(jì)與制作 </p><p>　　作 者： 學(xué) 號： </p><p>　　系 別：

2、 電氣系 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程 </p><p>　　指導(dǎo)老師： 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講師 </p><p>　　2012年 3月

3、 浙江溫州</p><p>　　畢業(yè)綜合實(shí)踐開題報(bào)告</p><p>　　姓 名： 學(xué) 號： 09034336 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) </p><p>　　課題名稱： 觸摸式密碼電子鎖的設(shè)計(jì)與制作 </p><p>

4、;　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2011 年 12 月 19 日</p><p><b>　　目 次</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　2方案論證與比較3</p><p&

5、gt;<b>　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　3.1系統(tǒng)總框圖5</p><p>　　3.2 設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　3.3設(shè)計(jì)電路組成部分5</p><p>　　3.4單元電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.4.1鍵盤輸入5</p><p&

6、gt;　　3.4.2密碼檢測6</p><p>　　3.4.3執(zhí)行電路6</p><p>　　3.4.4 報(bào)警電路6</p><p>　　3.4.5開始報(bào)警和停止報(bào)警7</p><p>　　3.4.6電源電路7</p><p><b>　　4電路原理圖9</b></p>

7、<p>　　4.1電路主功能介紹9</p><p><b>　　4.2總電路圖9</b></p><p>　　5.3 此設(shè)計(jì)的不足10</p><p>　　5主元器件的介紹11</p><p>　　5.1 D觸發(fā)器的介紹11</p><p>　　5.2雙D觸發(fā)電路12<

8、;/p><p>　　5.3 CD4013引腳簡介12</p><p>　　5.4 CD4011集成塊12</p><p>　　5.5 9013三極管14</p><p>　　5.6 7812引腳圖及參數(shù)15</p><p>　　5.7中間繼電器的介紹16</p><p><b>

9、　　5.8蜂鳴器17</b></p><p>　　5.9整流二極管17</p><p>　　6 實(shí)物制作過程18</p><p>　　6.1 設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備18</p><p>　　6.2 PCB板圖布局18</p><p><b>　　6.3 布線19</b></p&

10、gt;<p>　　6.4 設(shè)計(jì)評審20</p><p>　　6.5 完成實(shí)物制作20</p><p><b>　　結(jié)論21</b></p><p><b>　　致謝22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p>&l

11、t;p><b>　　附錄24</b></p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，逐漸被淘汰。電子密碼鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，得到了廣泛應(yīng)用，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全

12、性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都獲得了大大的提高。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子器件和電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法日新月異，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)正是適應(yīng)了現(xiàn)在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，吸收了多學(xué)科最新成果而形成一門新技術(shù)。</p><p>　　在日常生活中，住宅和部門的安全防范，文件檔案，報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存辦法通常是加鎖保險(xiǎn)，用的鎖都是機(jī)械式的，還要多備一把鑰匙。為了防

13、止就一把鑰匙掉了以后，鎖無法打開的情況，而我們這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)觸摸式密碼電子鎖可以來替代原來的機(jī)械鎖使用戶的隱私變的更加安全。觸摸式密碼鎖的優(yōu)點(diǎn)有許多，如安全性高，成本低，功耗低，操作簡單等。以后必然能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鎖，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中。</p><p>　　電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。</p><p>　　我們設(shè)計(jì)

14、的密碼電子鎖是一類針對要害系統(tǒng)的安全保險(xiǎn)器件，其設(shè)計(jì)概念與常見的機(jī)械鎖有著很大的不同，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)看，密碼電子鎖是一個(gè)實(shí)體域定義的概念，比較機(jī)械鎖，具有設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡便，密碼裝訂靈活，制造成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　每一位解鎖意圖碼在密碼鎖內(nèi)部引發(fā)的試圖解鎖動(dòng)作，可稱為安全密碼鎖的解鎖事件，密碼電子鎖所有開啟意圖碼驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行開啟圖碼預(yù)設(shè)定的安全密碼完全匹配時(shí)，方可逐步開啟密碼鎖</p>&l

15、t;p>　　電子密碼鎖具有安全性能高、成本低、功耗低、作簡單等優(yōu)點(diǎn)使其作為防盜衛(wèi)士的角色越來越重要。人們的生活水平日益提高，財(cái)富也越來越多，因此更加重視自己的財(cái)產(chǎn)安全，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖已經(jīng)不能足以保證財(cái)產(chǎn)的安全了，而隨著集成芯片的快速發(fā)展，密碼電子鎖更受人們的青睞，密碼電子鎖其保密性高，使用方便靈活，隨機(jī)開啟的幾率幾乎為零，本文的密碼電子鎖利用數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)對門的電子控制，并且有一定的附加電路保證其電路能夠完全正常的運(yùn)行，有極高的

16、安全系數(shù)，密碼電子鎖，一般原理是利用預(yù)先設(shè)置好的編碼，用其正確的編碼對電路實(shí)行控制，促使觸發(fā)器觸發(fā)，而且該電路采用外接電源，簡單易用，且采用低電壓輸出，保證其安全，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，密碼電子鎖具有設(shè)計(jì)方法合理，簡單易行，成本低，安全實(shí)用等特點(diǎn)，符合住宅，辦公室的安全用鎖要求，具有極高的推廣價(jià)值。</p><p><b>　　2方案論證與比較</b></p><p>　　方案

17、一：采用AT89C51為核心的單片機(jī)控制方案。本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分和軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分、開鎖部分組成，軟件部分分對應(yīng)的由主程序、初始化程序、LED顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動(dòng)程序、關(guān)閉程序、建功能程序、密碼設(shè)置程序等組成。</p><p>　　其設(shè)計(jì)方案原理框圖如下圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 單片機(jī)

18、控制方案</p><p>　　方案二：采用觸摸式密碼電子鎖電路的好處就是設(shè)計(jì)簡單。用D觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設(shè)了9個(gè)用戶輸入鍵，其中只有四個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入。如果如果用戶輸入時(shí)間過長（時(shí)間可自由設(shè)置）電路將報(bào)警（時(shí)間可自由設(shè)置），若連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定五分鐘。</p><p&

19、gt;　　密碼鎖電路包含：觸摸鍵盤輸入、密碼修改、密碼復(fù)位、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。其設(shè)計(jì)方案如圖2.2所示</p><p>　　圖2.2 觸摸式密碼電子鎖電路方案</p><p>　　此方案中電路實(shí)現(xiàn)了模塊化，而且操作簡單，只需要把每個(gè)單元模塊設(shè)計(jì)出來，然后連接起來就可以了，而且不需要進(jìn)行軟件編程，也不用軟件仿真，如果某個(gè)模塊出現(xiàn)了問題，也方便易查。

20、</p><p>　　考慮到單片機(jī)方案原理復(fù)雜，而且調(diào)試較為繁瑣，所以本文采用后一種方案。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)總框圖</b></p><p>　　圖3.1系統(tǒng)總框架圖</p><p><b>　　

21、3.2 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　共設(shè)了9個(gè)用戶輸入鍵，其中只有4個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過10秒（一般情況下，用戶不會超過10秒）電路將報(bào)警30秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤3分鐘，防止他人的非法操作。</p><p>　　3.3設(shè)計(jì)電路組成部分&

22、lt;/p><p>　　密碼鎖電路包含：鍵盤輸入，密碼檢測，開鎖電路，執(zhí)行電路，報(bào)警電路，鍵盤輸入次數(shù)鎖定。</p><p><b>　　3.4單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.4.1鍵盤輸入</b></p><p>　　開關(guān)K1~K9是用戶的輸入密碼的鍵盤，用戶可以通過開關(guān)輸入密碼

23、，當(dāng)需要清零時(shí)，Q4等于1，Q4的非等于0，通過G3反相后出1，再經(jīng)R5，C1延時(shí)1S經(jīng)G2改善波形后輸入到G1進(jìn)行對各觸發(fā)電路自動(dòng)清零，這時(shí)Q4等于0，使繼電器KA失電，門鎖彈出，門鎖住。</p><p><b>　　3.4.2密碼檢測</b></p><p>　　由4個(gè)D觸發(fā)器組成密碼檢測電路。由于IC1處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)用戶按下第一個(gè)正確的密碼后，CLK端出現(xiàn)了一

24、個(gè)正的上升沿，IC1計(jì)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，使其輸出開鎖的高電平信號送往IC13的Q4腳，執(zhí)行電路動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)開鎖。</p><p>　　圖3.2 密碼檢測電路圖</p><p><b>　　3.4.3執(zhí)行電路</b></p><p>　　執(zhí)行電路是由一個(gè)中間繼電器以及由9013和1N400

25、1組成。若13腳輸出為1，經(jīng)過限流電阻，流到9013基極，使得KA得電，常開觸頭閉合，電磁線圈得電，實(shí)現(xiàn)開門，并聯(lián)的VD2為失電保護(hù)，防止回路電流損壞9013。</p><p><b>　　圖3.3執(zhí)行電路圖</b></p><p>　　3.4.4 報(bào)警電路</p><p>　　有人走近門時(shí)，按動(dòng)按鈕，按鈕靈敏度非常高，保證電路可靠的觸發(fā)，當(dāng)人

26、手指按到0位時(shí)，信號經(jīng)過與非門的1腳，輸出為0，在經(jīng)過一個(gè)與門，輸出為1，經(jīng)過限流電阻，到達(dá)T2管，使得揚(yáng)聲器鳴叫，達(dá)到報(bào)警的功能。</p><p>　　圖3.4 報(bào)警電路圖</p><p>　　3.4.5開始報(bào)警和停止報(bào)警</p><p>　　當(dāng)用戶輸入的密碼不正確，手指按到0位時(shí)，信號經(jīng)過與門的1腳，輸出為0，在經(jīng)過一個(gè)與非門，輸出為1，經(jīng)過限流電阻，到達(dá)T2管

27、，使得揚(yáng)聲器鳴叫，達(dá)到報(bào)警的功能。當(dāng)經(jīng)過一定的報(bào)警時(shí)間后，由于G5的與非門3腳輸出為零，輸入到G4，經(jīng)過G4與非門，輸出為1，對電容C4進(jìn)行充電，當(dāng)C4充滿電后，輸入到G5的3腳，使之成為高電平，在經(jīng)過G4與非門，輸出為0，揚(yáng)聲器停止鳴叫，此時(shí)充放電結(jié)束，電路恢復(fù)正常。</p><p><b>　　3.4.6電源電路</b></p><p>　　圖3.5 電源電路圖&

28、lt;/p><p>　　電路原理：上圖為密碼鎖電路的外接電源原理圖，主要由MC78L12三端穩(wěn)壓器、變壓器、整流二極管及電容組成。電源電路接220V交流電后，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換成12V交流電，接著送整流二極管轉(zhuǎn)換成12V直流電、再由電容濾波和MC78L12三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后提供12V直流電。</p><p><b>　　4電路原理圖</b></p><p>

29、;　　4.1電路主功能介紹</p><p>　?。?）按按鈕輸入密碼，初始密碼為3879，輸完后直接開鎖，若輸入密碼長度小于4位或大于4位，則不能開鎖。</p><p>　　（2）只有輸入正確的密碼，電路才能正常運(yùn)行，通過門電路實(shí)現(xiàn)對門鎖的控制。</p><p>　　（3）當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，會發(fā)出提示音，并且報(bào)警，蜂鳴器長鳴。</p><p>

30、;　　（4）本設(shè)計(jì)均采用集成電路，線路簡單，調(diào)試方便，利于維護(hù)，成本較低，性能穩(wěn)定。</p><p><b>　　4.2總電路圖</b></p><p>　　總電路圖見附錄E所示，其工作原理如下:</p><p>　　工作時(shí)接通電源VDD,由Co、Ro組成微分電路即開機(jī)清零電路使所有D觸發(fā)器清零</p><p>　　這是

31、由于Co兩端電壓不能突變，而Ro上產(chǎn)生高電平，使Ro恢復(fù)為零，D觸發(fā)器可工</p><p>　　作。在左邊第一個(gè)觸發(fā)器的D1輸入端始終接高電平為1，若按序號3879依次逐個(gè)按</p><p>　　動(dòng)觸發(fā)按鈕，為CP1—CP4逐個(gè)提供CP脈沖信號，可使Q1到Q4依次傳遞1狀態(tài)信息，</p><p>　　當(dāng)Q4=1時(shí)，通過VT1導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)繼電器KA得電，使得如圖所示門鎖中

32、栓吸入，門鎖打</p><p>　　開。VD2用于保護(hù)VT1不受KA失電時(shí)線圈產(chǎn)生自感電勢高壓而損壞。當(dāng)任何一個(gè)輸入</p><p>　　端為正脈沖信號時(shí)，則輸出也為正脈沖信號，均可將D觸發(fā)器清零復(fù)位，分析如下：</p><p>　　1.自動(dòng)清零復(fù)位：當(dāng)Q4=1時(shí)，則Q4=0時(shí)，通過G3反相后出1，再經(jīng)R5、C1延1S經(jīng)G2改善波形后輸入到G1進(jìn)行對各觸發(fā)器自動(dòng)清零

33、，這時(shí)Q4=0，使繼電器KA失電，門栓彈出，門鎖住。 </p><p>　　2.誤操作清零：對非編碼按鈕其上端并聯(lián)在一起，若誤操作觸摸其中任一按鈕會使A點(diǎn)出1，經(jīng)C2、R7微分電路產(chǎn)生正脈輸入到門對觸發(fā)器，門鎖不能打開。 </p><p>　　3.手動(dòng)清零并發(fā)出聲響：按住“0”號按鈕不放。使B點(diǎn)出1，通過C3、R8微分電路產(chǎn)生正脈沖實(shí)現(xiàn)清零。通過VT2放大電路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器

34、發(fā)出聲響。當(dāng)手指松開“0”號按鈕時(shí)，聲響停止。</p><p>　　5.3 此設(shè)計(jì)的不足</p><p>　　本密碼鎖其實(shí)存在一些問題，密碼原理過于簡單，容易被破解，10位的密碼換成了4位的，破解工作大大降低，也就是保險(xiǎn)力度不夠，要對密碼電路更行改進(jìn)，而且要對鎖具進(jìn)行機(jī)械加密，這樣，安全性就大大的提高了。</p><p>　　注：市面上的觸摸開關(guān)由于價(jià)格昂貴，不能大

35、批量采購，故采用按鈕開關(guān)代替觸摸開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對電路的控制。</p><p><b>　　5主元器件的介紹</b></p><p>　　5.1 D觸發(fā)器的介紹</p><p>　　圖5.1 D觸發(fā)器邏輯符號</p><p>　　5.1.1 D觸發(fā)器的邏輯符號</p><p>　　上圖為D觸發(fā)器的邏輯

36、符號。輸入端由時(shí)鐘信號端CP、數(shù)據(jù)信號端D、反向復(fù)位端Rd和反相置位端Sd組成，Rd、Sd控制信號分別從方框小圓圈處輸入，表示低電平控制信號有效。D觸發(fā)器輸出端由兩個(gè)互為反相的Q端和Q非端組成。</p><p>　　5.1.2 D觸發(fā)器工作波形圖</p><p>　　下圖為D觸發(fā)器工作波形圖。在時(shí)鐘端CP第1個(gè)時(shí)鐘脈沖信號上跳沿到來之時(shí)，觸發(fā)器會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)由D端信號電平高低來決

37、定，此時(shí)D端為低電平，觸發(fā)器還翻轉(zhuǎn)在Q端為低電平、Q為高電平狀態(tài)。在t2時(shí)刻，雖然D端所施加的數(shù)據(jù)信號由低電平躍升到高電平，但并不能使觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，直到t3時(shí)刻，也就是CP端第2個(gè)時(shí)鐘脈沖信號上跳沿到來之時(shí)，觸發(fā)器才會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，由于上跳沿時(shí)刻之前D端為高電平，Q端翻轉(zhuǎn)到高電平。在t3~t4時(shí)刻之間，盡管數(shù)據(jù)端D的信號已由高電平下跌到低電平，在t5時(shí)刻CP脈沖信號由高電平跌至低電平，但是D觸發(fā)器始終處于保持狀態(tài)，直到t6時(shí)刻第3個(gè)脈沖信

38、號上跳沿到來之時(shí)，觸發(fā)器才會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，由于D端為低電平，D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到低電平狀態(tài)。</p><p>　　圖5.2 工作波形圖</p><p><b>　　5.2雙D觸發(fā)電路</b></p><p>　　它是由具有Set和復(fù)位的2個(gè)D型觸發(fā)器構(gòu)成的。對D輸入施加的信息以時(shí)鐘脈沖的低電平讀入以高電平傳輸?shù)捷敵鯭。</p><p&

39、gt;　　引腳 主要功能 引腳 主要功能</p><p>　　1 數(shù)據(jù)出1 8 置位入2</p><p>　　2 數(shù)據(jù)出1 9 數(shù)據(jù)入2</p><p>　　3 時(shí)鐘入1 10 清除入</p><p>　　4 清除入 11

40、 時(shí)鐘入2</p><p>　　5 數(shù)據(jù)入1 12 數(shù)據(jù)出2</p><p>　　6 置位入1 13 數(shù)據(jù)出2</p><p>　　7 電源地 14 電源</p><p>　　5.3 CD4013引腳簡介</p><p>　　一個(gè)D有6個(gè)端

41、子：2個(gè)輸出，4個(gè)控制。4個(gè)控制分別是R、S、CP、D。R和S不能同時(shí)為高電平。當(dāng)R為1、S為0時(shí)，輸出Q一定為0，因此R可稱為復(fù)位端。當(dāng)S為1、R為0時(shí)，輸出Q一定為1。當(dāng)R、S均為0時(shí)，Q在CP端有脈沖上升沿到來時(shí)動(dòng)作，具體是Q=D，即若D為1則Q也為1，若D為0則Q也為0。</p><p>　　電路中雙D觸器,有兩個(gè),每個(gè)可用作單線關(guān)控制,按一下開,再按一下關(guān),重復(fù).也可按制4路</p>&l

42、t;p>　　5.4 CD4011集成塊</p><p>　　CD4011集成塊管腳功能：1A 數(shù)據(jù)輸入端2A 數(shù)據(jù)輸入端3A 數(shù)據(jù)輸入端4A 數(shù)據(jù)輸入端1B 數(shù)據(jù)輸入端2B 數(shù)據(jù)輸入端3B 數(shù)據(jù)輸入端4B 數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　CD4011功能及真值表:</p><p>　　四2輸入與非門CMOS芯片</p><p>　　邏輯

43、表達(dá)式：Y = A.B</p><p><b>　　真值表</b></p><p>　　圖5.3 4011真值表</p><p>　　(1)當(dāng)X=0、Y=0時(shí)，將使兩個(gè)NAND門之輸出均為1，違反觸發(fā)器之功用，故禁止使用。如真值表第一列。</p><p>　　(2)當(dāng)X=0、Y=1時(shí)，由于X=1導(dǎo)致NAND-A的輸出為”

44、1”，使得NAND-B的兩個(gè)輸入均為”1”，因此NAND-B的輸出為”0”，如真值表第二列。</p><p>　　(3)當(dāng)X=1、Y=0時(shí)，由于Y=0導(dǎo)致NAND-B的輸出為”1”，使得NAND-1的兩個(gè)輸入均為””1，因此NAND-A的輸出為”0”，如真值表第三列。</p><p>　　(4)當(dāng)X=1、Y=1時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)””1不影響NAND門的輸出，所以兩個(gè)NAND門的輸出均不改變狀態(tài)，

45、如真值表第四列。</p><p>　　CD4011電氣特性: </p><p>　　VDD電壓范圍：－0.5V to 18Ｖ </p><p>　　功耗：雙列普通封裝 700mW</p><p>　　小型封裝 500mW </p><p>　　工作溫度范圍：CD4011BM -55℃ - +125℃ CD401

46、1BC -40℃ - +85℃</p><p>　　圖5.4 4011芯片功能圖</p><p>　　圖5.5 4011引腳圖</p><p>　　5.5 9013三極管</p><p>　　9013是一種外延型晶體管（三極管）</p><p>　　9013是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號的NP

47、N型硅三極管。</p><p><b>　　特性：</b></p><p>　　? 集電極電流Ic：Max 500mA ，集電極-基極電壓Vcbo：40V，工作溫度：-55度~+150度，功率(W):0.625 ，HEF :64 ～ 202和9012（PNP）相對。它的主要用途：</p><p>　　開關(guān)應(yīng)用，射頻放大和低噪聲放大管。<

48、/p><p>　　5.6 7812引腳圖及參數(shù)</p><p>　　圖5.6 7812引腳圖</p><p>　　圖5.7 7812穩(wěn)壓電路圖</p><p>　　W7812為三端固定正12V輸入的集成穩(wěn)壓器,7812引腳圖如5.6圖所示.</p><p>　　7812主要參數(shù)有：輸出直流電壓 U0＝＋12V，輸出電流 L

49、:0.1A，M:0.5A，電壓調(diào)整率 10mV/V，輸出電阻 R0＝0.15Ω，輸入電壓UI的范圍15～17V 。因?yàn)橐话鉛I要比 U0大3～5V ，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。</p><p>　　圖5.7是三端式穩(wěn)壓器W7812構(gòu)成的單電源電壓輸出串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的實(shí)驗(yàn)電路圖。</p><p>　　其中整流部分采用了由四個(gè)二極管組成的橋式整流器成品(也叫整流堆,型號為2W06),當(dāng)然

50、也可以自已用四個(gè)速流二極管(如,IN4001)組成。濾波電容C1、C2一般選取幾百～幾千微法。當(dāng)穩(wěn)壓器距離整流濾波電路比較遠(yuǎn)時(shí)，在輸入端必須接入電容器C3（數(shù)值為0.33μF ），以抵消線路的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。輸出端電容C4(0.1μF)用以濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應(yīng)。</p><p>　　5.7中間繼電器的介紹</p><p>　　用于繼電保護(hù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以

51、增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。 它用于在控制電路中傳遞中間信號。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，它只能用于控制電路中。 它一般是沒有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。新國標(biāo)對中間繼電器的定義是K，老國標(biāo)是KA。一般是直流電源供電。少數(shù)使用交流供電。</p><p><b>

52、;　　作用如下：</b></p><p>　?。?）隔離?？刂葡到y(tǒng)的輸出信號與負(fù)載端電氣隔離；</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)換。比如控制系統(tǒng)輸出信號為DC24V，但負(fù)載使用AC220V供電，對于輸入，可逆；</p><p>　?。?）“放大”?？刂破鬏敵龅男盘柕膸ж?fù)載的能力往往有限，在mA或者數(shù)A的級別，如果有需要更大電流的負(fù)載，只能通過中間繼電器來轉(zhuǎn)換

53、。</p><p>　?。?）便于維護(hù)。即使是滿足負(fù)載電流要求的輸出端，但因?yàn)榧稍诳刂破鲀?nèi)部，如果損壞，更換維修比較麻煩，但如果通過中間繼電器，輸出端的負(fù)載只是繼電器的線圈，減輕了控制器輸出級的負(fù)載，從而降低損壞的幾率。而當(dāng)中間繼電器觸點(diǎn)因?yàn)轭l繁的使用損壞時(shí)，很容易通過簡單的插拔完成更換。</p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)</b></p><

54、p>　　（1）動(dòng)作電壓：不大于70%額定值。（2）返回電壓：不小于5%額定值。</p><p>　　（3）動(dòng)作時(shí)間：不大于0.02S（額定值下）。（4）返回時(shí)間：不大于0.02S（額定值下）。（5）電氣壽命：繼電器在正常負(fù)荷下，電壽命不低于1萬次。（6）功率消耗：直流回路不大于4W，交流回路不大于5VA。（7）觸點(diǎn)容量：在電壓不超過250V、電流不超過1A的直流有感負(fù)荷（時(shí)間常數(shù)τ=5±0.75m

55、s）中，斷開容量為50W；在電壓不超過250V、電流不超過3A的交流回路中為250VA（功率因數(shù)CosΦ=0.4±0.1） , 允許長期接通5A電流。（8）絕緣電阻：下列部位用開路電壓500V兆歐表測量其絕緣電阻應(yīng)≥300MW（常溫下）。①導(dǎo)電端子與外露非帶電金屬或外殼之間；②動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間；③常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)之間；④觸點(diǎn)與電壓回路之間。</p><p>　　（9）介質(zhì)強(qiáng)度：對下部位應(yīng)能承受規(guī)定的交流

56、電壓試驗(yàn)1分鐘而無絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。①所有導(dǎo)電端子與外露非帶電金屬或外殼之間2000V/50Hz；②動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間1000V/50Hz；③常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)之間1000V/50Hz。</p><p><b>　　5.8蜂鳴器</b></p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子

57、設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。</p><p><b>　　5.9整流二極管</b></p><p>　　1N4007主要特性特征：</p><p>　?。?）低的反向漏電流（2）較強(qiáng)的正向浪涌承受

58、能力（3）高溫焊接保證（4）250℃/10秒, 0.375" (9.5mm)引線長度。（5）250℃/10seconds, 0.375" (9.5mm)（6）引線可承受5磅(2.3kg)拉力。機(jī)械數(shù)據(jù)：（1）端子:鍍錫軸向引線（2）極性:色環(huán)端為負(fù)極特性（1）較強(qiáng)的正向浪涌承受能力：30A（2）最大正向平均整流電流：1A（3）最高反向耐壓：1000V（4）低的反向漏電流：5uA

59、（最大值）（5）正向壓降：1.0V（6）最大反向峰值電流：30uA（7）典型熱阻：65℃/W（8）典型結(jié)電容：15pF（9）工作溫度：－50℃～+150℃</p><p>　　圖5.8 普通塑封整流二極管</p><p><b>　　6 實(shí)物制作過程</b></p><p>　　6.1 設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備</p><p>　　

60、在PCB板圖設(shè)計(jì)之前，硬件項(xiàng)目人員必須準(zhǔn)備好以下的材料：</p><p>　　(1)要準(zhǔn)備需要的元件庫。 </p><p>　　(2)根據(jù)準(zhǔn)備好原理圖SCH的元件庫，完成原理圖的設(shè)計(jì)，明確電路的基本原理和各部分的布線要求，然后要經(jīng)過相關(guān)人員的技術(shù)評審，以確保整個(gè)原理圖方案的正確合理性和可行性。 </p><p>　　(3)PCB結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)表明外形尺寸、安裝孔大小及定

61、位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布線區(qū)域等相關(guān)機(jī)械尺寸。</p><p>　　6.2 PCB板圖布局</p><p>　　布局操作的基本原則如下：</p><p>　　(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)圖設(shè)置板框的尺寸，按結(jié)構(gòu)要素布置安裝孔、接插件等需要定位的器件，并給予這些器件鎖定狀態(tài)，然后按工藝設(shè)計(jì)規(guī)范的要求進(jìn)行尺寸標(biāo)注，并根據(jù)布局區(qū)域和元件的特殊要求設(shè)置禁止布線區(qū)。</p>

62、;<p>　　(2)按照“先大后小，先難后易”的布置原則，即重要的單元電路、核心元器件等應(yīng)優(yōu)先布局。</p><p>　　(3)按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化布局，相同結(jié)構(gòu)的電路部分要盡可能采用“對稱式”標(biāo)準(zhǔn)布局。</p><p>　　(4)元件布局時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起，以便于將來的電源分割。</p><p>　　

63、(5)對于質(zhì)量大的元器件應(yīng)考慮安裝位置和安裝強(qiáng)度，除溫度檢測元件以外的溫度敏感元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件放置，必要時(shí)還應(yīng)考慮熱對流措施?！　?lt;/p><p>　　(6)同類型插裝元器件在X或Y方向上應(yīng)朝一個(gè)方向放置，同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致，便于生產(chǎn)和檢驗(yàn)。</p><p>　　(7)每個(gè)集成電路IC最好加一個(gè)去耦電容，IC去耦電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳，并

64、使之與電源和地形成的回路最短。</p><p>　　(8)布局完成后應(yīng)檢查器件封裝的正確性，并且確認(rèn)單板、背板和接插件的信號對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)確認(rèn)無誤后方可開始布線。</p><p><b>　　6.3 布線</b></p><p>　　布線時(shí)主要按以下原則進(jìn)行：</p><p>　　(1)一般情況下，首先應(yīng)對電源線和地線進(jìn)行

65、布線，以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi)，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬。還有就是遵守“20H規(guī)則”，由于電源層和地層的電場是變化的，在板的邊緣會向外輻射電磁干擾，稱為邊緣效益。這樣我們通過將電源層內(nèi)縮，使得電場只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)，以一個(gè)H(電源和地之間的介質(zhì)厚度)為單位，若內(nèi)縮20H則可以把70%的電場限制在接地層邊沿內(nèi)。</p><p>　　(2) PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)避免產(chǎn)生銳角和直角，

66、盡可能采用45°的折線布線，不可使用90°折線，以減小高頻信號的輻射，要求高的線還要用雙弧線。</p><p>　　(3)器件去耦規(guī)則：在PCB板上增加必要的去耦電容，濾波電源上的干擾信號，使電源穩(wěn)定。在多層板中，對去耦電容的位置一般要求不太高。但對雙層板，去耦電容的布局及電源布線方式等直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般應(yīng)該使電流先經(jīng)過濾波電容再供器件使用，同時(shí)還要充分考慮到期間產(chǎn)生的電源噪聲對

67、下游的器件的影響，一般來誰，采用總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的電源模式;</p><p>　　(4)為防止不同工作頻率的模塊之間的互相干擾，一般盡量縮短高頻部分的布線長度，同時(shí)對模擬與數(shù)字電路應(yīng)分別布置在PCB板的兩面，分別使用不同的層布線，中間用地層隔離的方式。</p><p>　　(5)振蕩器外殼接地，時(shí)鐘線要盡量短，且不能引得到處都是。時(shí)鐘振蕩電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積，而不應(yīng)該走

68、其它信號線，以使周圍電場趨近于零。</p><p>　　(6)預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線(如高頻線)進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，以避免平行走線容易產(chǎn)生寄生耦合和層間的竄擾。</p><p>　　(7)設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)讓布線長度盡量短，以減少由于走線過長帶來的干擾為問題，特別是一些重要信號線，如時(shí)鐘線，務(wù)必將其振蕩器放

69、在離器件很近的地方。一般不要出現(xiàn)一端浮空的布線，以避免出現(xiàn)“天線效應(yīng)”，減少不必要的干擾輻射和接受，否則帶來不可預(yù)知的結(jié)果;</p><p>　　(8)任何信號線都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應(yīng)盡量小，這樣對外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。信號線的過孔要盡量少，關(guān)鍵的線盡量短而粗，并在兩邊加上保護(hù)地來盡量減小信號的回路面積。</p><p><b>　　6.4 設(shè)計(jì)評審&l

70、t;/b></p><p>　　PCB板圖設(shè)計(jì)完成后，根據(jù)相應(yīng)的質(zhì)量評審要求，對設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)評審。評審的內(nèi)容大體分為下面幾個(gè)方面：</p><p>　　(1)檢查定位孔、定位件等機(jī)械尺寸是否與結(jié)構(gòu)圖一致。</p><p>　　(2)檢查高頻、高速、時(shí)鐘等易受干擾的信號線，是否回路面積最小、是否遠(yuǎn)離干擾源，是否有多余的過孔和繞線、是否跨地層分割區(qū)。</p&

71、gt;<p>　　(3)檢查晶體、變壓器、光耦、電源模塊下面是否有信號線穿過，應(yīng)盡量避免在其下面穿線，特別是晶體下面應(yīng)盡量鋪設(shè)接地的銅皮。</p><p>　　(4)檢查器件的序號是否有序排列，絲印標(biāo)示等是否覆蓋焊盤、過孔等。</p><p>　　(5)檢查布線完成情況是否百分之百，是否有線頭，是否有孤立的銅皮。</p><p>　　6.5 完成實(shí)物制

72、作</p><p>　　完成PCB版圖后，實(shí)物的制作開始了，我們先借用了學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室，然后將之前購買的PCB板從儲備箱中提出來，通過專門儀器將我們設(shè)計(jì)畫好的PCB線路影印到PCB板上，然后在老師的指導(dǎo)下我們將板子放到化學(xué)水中進(jìn)行顯影，因?yàn)樗幩疂舛葐栴}，我們失敗了一次，但是這些都不能阻擋我們要成功的心，于是進(jìn)行第二次的制作，最后終于成功后的顯影了。我們將已經(jīng)顯影好的板子對照著圖紙將它打孔，最后的一切就順其自然了，元

73、器件的安裝，焊接，調(diào)試，成品出現(xiàn)，終于在大大小小的坎坷中完成了。圖見附錄B、C、D圖。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　2011年的12月中旬，我開始了大學(xué)最后一個(gè)階段，就是畢業(yè)論文，經(jīng)過長達(dá)2個(gè)月的寫作加操作，現(xiàn)在論文已經(jīng)成型了，對于論文的寫作，其實(shí)是一個(gè)非常漫長的工程，需要不斷的對論文進(jìn)行修改，不斷的鉆研各方面的知識，最后匯總在一起，

74、經(jīng)過2個(gè)月的努力，畢業(yè)論文終于如期完成了，在論文漫長的寫作中和實(shí)踐操作中，有了許多的艱辛和收獲，終于在老師的耐心指導(dǎo)之下，然后再次查閱相關(guān)資料，繼續(xù)總結(jié)，為以后的論文撰寫和實(shí)踐操作打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。。</p><p>　　對于這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，同學(xué)之間的相互學(xué)習(xí)和幫助，老師的耐心教導(dǎo)，共同商量相關(guān)的問題，這樣的交流，對于我們這些面臨畢業(yè)的人來說是非常有意義的，大學(xué)三年一起走過，到了最后階段，我們一起討論學(xué)習(xí)，探討相關(guān)

75、問題，進(jìn)而在以后的生活和工作中更好的發(fā)揮自己的優(yōu)勢，立足于社會。</p><p>　　在此，我要感謝我們的指導(dǎo)老師，是你的耐心教導(dǎo)，使得我們能夠順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對于老師的默默付出，我們都是可以感受的到的，每次對于論文的檢查，周記的檢查，老師都是非常仔細(xì)嚴(yán)格的，嚴(yán)格到每一個(gè)字，最后提出了許多中肯的意見，這是很難能可貴的。</p><p>　　通過這三周的學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先

76、，通過學(xué)習(xí)使自己對課本上的知識可以應(yīng)用于實(shí)際，使的理論與實(shí)際相結(jié)合，加深自己對課本知識的更好理解，同時(shí)實(shí)習(xí)也段練了我個(gè)人的動(dòng)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。能對PROTEL 99和WORD等軟件操作，能達(dá)到學(xué)以致用。對我們學(xué)生來說，理論與實(shí)際同樣重要，這是我們以后在工作中說明自己能力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我感受到了老師對學(xué)生的那種悔人不卷的精神，每

77、天的固定時(shí)間，老師都來給我們指導(dǎo)，使我們少走彎路，順利完成實(shí)習(xí)任務(wù)，請?jiān)试S我向你們致意崇高的敬意，感謝你們，老師！</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在本文的撰寫工作中，我們的指導(dǎo)老師章老師，她的確付出了許多，她教學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)于律己，學(xué)識淵博，為我們的撰寫工作創(chuàng)造了優(yōu)良的學(xué)習(xí)氛圍，在她的耐心指導(dǎo)之下，使得我們不僅接受了新的思想觀念，同時(shí)也樹立

78、了明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，懂得了三維的思考方式，更好的是，掌握了更加通俗易懂的研究方法。</p><p>　　再次感謝我們的指導(dǎo)老師，她在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，她們放棄了自己的休息時(shí)間，她們的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她們表示我誠摯的謝意。同時(shí)，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在

79、這3年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)習(xí)，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）陳桂蘭，廖任秀，余宏生.電子線路板設(shè)計(jì)與制作[M].北京：人民郵電出版社,2010.

80、 （2）周良權(quán),傅恩錫,李世馨.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2009. （3）廖芳，莫釗，何其貴.電子產(chǎn)品制作工藝與實(shí)訓(xùn)[M].北京：工業(yè)出版社，2010.（4）蔡元宇.電路及磁路[M].北京：高等教育出版社，2006.（5）趙同賀.新型開關(guān)電源典型電路[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. </p><p>　　（6）霍建龍.實(shí)用電子技術(shù)[M].北京：理工大學(xué)出版社，2009.（7）皇

81、家善. 電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. </p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄A 元器件清單圖</p><p><b>　　元器件清單圖</b></p><p><b>　　附錄B</b></p><p

82、>　　附錄B圖：組員對PCB板圖進(jìn)行打孔</p><p><b>　　附錄C</b></p><p>　　附錄C圖：組員在進(jìn)行焊接工作</p><p><b>　　附錄D</b></p><p>　　附錄D圖：PCB板圖完成</p><p><b>　　附錄E