電工電子技術(shù)課程設(shè)計電子密碼鎖

1、題目 電子密碼鎖 班級 13*班 學(xué)號 201310310* 姓名 * 指導(dǎo) 王* 時間 2015.6 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院電工電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書姓名*_ 班級 13*班_ 指導(dǎo)老師王*老師_設(shè)計課題： 電子密碼鎖設(shè)計任務(wù)與要求查找一個感興趣的電工電子技術(shù)應(yīng)用電路，要求電子元件超過3050個或以上，根據(jù)應(yīng)用電路的功能，確定封面上的題目，然后完成以下任務(wù)：1、 分析電路由幾個部分組成，并用方框圖對它進行整體描述；2、 對電路的每個部分分別進行單獨說明，畫出對應(yīng)的單元電路，分析電路原理、元件參數(shù)、所起的作用、以及與其他部分電路的關(guān)系等等；3、 用簡單的電路圖繪圖軟件繪出整體電路圖，在電路圖中加上自己

2、的班級名稱、學(xué)號、姓名等信息；4、 對整體電路原理進行完整功能描述；5、 列出標準的元件清單；設(shè)計步驟1、 查閱相關(guān)資料，開始撰寫設(shè)計說明書；2、 先給出總體方案并對工作原理進行大致的說明；3、 依次對各部分分別給出單元電路，并進行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計算、功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說明；4、 列出標準的元件清單；5、 總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說明；6、列出設(shè)計中所涉及的所有參考文獻資料。設(shè)計說明書字數(shù)不得少于3000字。參考文獻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2一種電子密碼鎖的實現(xiàn)，楊茂濤 主編，福建電腦20043數(shù)字電路邏輯設(shè)計（第二版），王硫銀主編，高等教育出

3、版社4555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5數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版），閻石主編，高等教育出版社1997目錄1、 總體方案與原理說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12、 密碼輸入和修改電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23、 密碼檢測電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. . . .34、 開鎖，執(zhí)行電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45、 報警電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56、 總體電路原理相關(guān)說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67、 總體電路原理圖. . . . . . .

5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78、 元件清單. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89、 參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .910、設(shè)計心得體會. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . . . . . . . . . . .101、總體方案與原理說明 以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案。輸入按扭開關(guān)組輸入鎖存電路密碼存儲電路開鎖控制電路機械動作構(gòu)件5秒定時電路20秒定時電路聲光指示電路圖1 數(shù)字邏輯控制方案電子密碼鎖原理框圖框圖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。2、密碼輸入和修改電路圖2 密碼輸入和修改電路開關(guān)K1K9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，

7、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。 密碼修改電路由雙刀雙擲開關(guān)S1S4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。3、密碼檢測電路圖3 密碼檢測電路密碼檢測電路是由兩塊74LS112（雙JK觸發(fā)器，包含IC1IC4）組成密碼檢測電路。開始工作時，電路先自動將IC1IC4清零，由報警電路送來的清

8、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IC1IC4，實現(xiàn)清零。由于IC1處于計數(shù)狀態(tài)，當用戶按下第一個正確的密碼后，CLK端出現(xiàn)了一個負的下降沿，IC1計數(shù)，Q端輸出為高電平，用戶依次按下有效的密碼，IC2IC3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。其中IC6的一口端口接密碼鎖定電路。當輸入密碼三次錯誤，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入密碼。4、開鎖，執(zhí)行電路圖4 開鎖，執(zhí)行電路 首先，左端是一個5

9、55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，當密碼檢測端沒有正確的開鎖電平（高電平）產(chǎn)生時，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。 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單穩(wěn)態(tài)

10、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=20s5、報警電路圖5 報警電路 報警電路實現(xiàn)的功能是：當輸入密碼的時間超過5秒（一般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。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。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。有人走近門時，觸摸了TP端(TP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I

11、C10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，一般輸入密碼的時間不會超過40秒)，IC2開始進入延時40秒的狀態(tài)。 時間參數(shù)計算：T=1.1RC=1.1*1*39=40s 開始報警:當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腳電位隨著C4的充電而下降,當電位下降到1/3Vcc

12、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。 停止報警:當達到了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,強制使強制電路處于穩(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，強制使T7基極至低電位，解

13、除報警信號。6、總體電路原理相關(guān)說明原理說明分析：當按下報警電路的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IC1IC4，從而使得JK觸發(fā)器清零，電路開始工作，輸入密碼。首先手動輸入密碼，當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腳電位隨著C4的充電而下降,當電位下降到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D

14、4發(fā)亮,表示當前處于報警狀態(tài),T8也隨之而導(dǎo)通,使蜂鳴器發(fā)聲。當達到了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,強制使強制電路處于穩(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，強制使T7基極至低電位，解除報警信號。當輸入密碼正確時，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，T

15、11導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)光，實現(xiàn)開門，同時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)，停止工作。當電路報警的次數(shù)即輸入密碼錯誤超過3次，由IC9（74161）構(gòu)成的3位計數(shù)器將產(chǎn)生進位，通過IC7，輸出清零信號送往74161的清零端，以實現(xiàn)重新計數(shù)。經(jīng)過IC8（與門），送到IC12（555）的2腳，使3腳產(chǎn)生5分鐘的高電平鎖定脈沖（其脈沖可由公式T=1.1RC計算得出），經(jīng)T9倒相，送IC6輸入端，使IC6輸出低電平，使IC13不能開鎖，到鎖定的目的。7、總體電路原理圖8、元件清單元件名稱型號、參數(shù)數(shù)目電阻1K7電阻2.2 K1電阻20K1電阻3.34電

16、阻1001電阻1M1電阻2M1電容10nF13電容20uF1電容39uF1電容50uF1電容100 uF1發(fā)光二極管LED3觸發(fā)器741124定時器5555開關(guān)8開關(guān)9參考文獻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2一種電子密碼鎖的實現(xiàn)，楊茂濤 主編，福建電腦20043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4555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5數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版），閻石主編，高等教育出版社19976新型電子密碼鎖的設(shè)計，李明喜 主編， 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新20047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8模擬電子技術(shù)基

17、礎(chǔ)（第三版），童詩白華成英主編，高等教育出版社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)出版社設(shè)計心得體會以上是我本次課程設(shè)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。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一步的理解。由簡單的抽象理解到實際認識。密碼鎖的設(shè)計使我學(xué)會分析、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

18、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。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，這樣才能找到最優(yōu)設(shè)計，達到事半功倍的效果。實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐，才能使自己不被社會淘汰。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。通過這兩周的課程設(shè)計，我們小組成員都有