防盜門密碼鎖~課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

..防盜門密碼鎖設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長(zhǎng),安全防盜已成為全社會(huì)問(wèn)題。人們對(duì)鎖的要求越來(lái)越高,既要安全可靠地防盜,又要使用方便。彈子鎖由于結(jié)構(gòu)上的局限已難以滿足當(dāng)前社會(huì)管理和防盜要求,特別是在人員經(jīng)常變動(dòng)的公共場(chǎng)所,如辦公室、賓館等地方。電子密碼鎖由于其自身的優(yōu)勢(shì),在維護(hù)國(guó)家與人民的財(cái)產(chǎn)方面有重要的價(jià)值,也同樣用于防盜門,其用途越來(lái)越受到人們的青睞。本課題是利用兩塊十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017、單向晶閘管、N555、喇叭。在電路中設(shè)置了報(bào)警延時(shí)電路,在既定的時(shí)間內(nèi)必須給出正確的密碼,否則電路就自動(dòng)的發(fā)出具有震懾的話語(yǔ)。如果密碼錯(cuò)誤一樣會(huì)提前報(bào)警,起到了保護(hù)防盜的作用。關(guān)鍵詞：防盜,密碼鎖,CD4017,單向晶閘管,N555、喇叭目錄1緒論11.1課題描述12基本工作原理及框圖13相關(guān)元器件及其電路應(yīng)用23.1晶閘管23.1.1晶閘管的結(jié)構(gòu)及功能特性2晶閘管的伏安特性33.2N555集成電路4N555的功能特性4555定時(shí)器的功能表5N555的主要性能參數(shù)53.2.3N555各引腳介紹53.3CD4017計(jì)數(shù)器73.3.1CD4017的引腳7CD4017的功能特性9總結(jié)11致謝12參考文獻(xiàn)13..1緒論1.1課題描述隨著電子技術(shù),特別是隨大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,人類生活發(fā)生了根本性的改變。目前在各學(xué)科交叉中,電子科學(xué)以其工具性、輔助性與別的學(xué)科的交叉應(yīng)用最為廣泛了,如今人民群眾都漸漸的踏上了富裕之路了,財(cái)產(chǎn)安全問(wèn)題也顯得愈來(lái)愈重要了,普通的機(jī)械鎖具根本阻擋不住罪惡的腳步,而且其使用也不便于某些場(chǎng)合了。在這種情況下,以電子技術(shù)為基礎(chǔ)的電子鎖應(yīng)運(yùn)而生了,電子鎖具有安全性能高,信息隱蔽等點(diǎn)。本課題所設(shè)計(jì)的防盜門電子鎖就是利用集成的電路來(lái)達(dá)到鎖的功能2基本工作原理及框圖防盜門密碼鎖電路是由兩塊十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017組成密碼控制電路,由單向晶閘管及報(bào)警專用語(yǔ)言號(hào)筒式喇叭等組成開(kāi)鎖延時(shí)報(bào)警電路。開(kāi)門時(shí),應(yīng)先閉合開(kāi)關(guān)S1,接通電源,此時(shí)報(bào)警延時(shí)電路得電,開(kāi)始延時(shí)計(jì)時(shí)。與此同時(shí)IC1也得電復(fù)位,按動(dòng)開(kāi)關(guān)S2,每按動(dòng)一次相當(dāng)于給IC1輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,其輸出端Q0~Q9就會(huì)依次出現(xiàn)高電平,在按動(dòng)開(kāi)關(guān)S2三次時(shí),Q3輸出端為高電平,于是,IC2得電且復(fù)位清零,IC2的Q0輸出端為高電平。再按動(dòng)S2兩次時(shí),IC2的Q2端為高電平,該高電平使VT1導(dǎo)通,繼電器K1得電工作,其觸點(diǎn)K1-1閉合,電控鎖得電打開(kāi)。此時(shí),關(guān)斷S1切斷電源完成一次開(kāi)鎖過(guò)程。圖1.1基本工作原理框圖3相關(guān)元器件及其電路應(yīng)用3.1晶閘管晶閘管是一種可控的開(kāi)關(guān)器件,將成可控硅,其類別有單向晶閘管、雙向晶閘管、逆向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管、光控光控晶閘管等多個(gè)類型。但我們通常未加說(shuō)明情況下所說(shuō)的晶閘管就是指單向晶閘管。其應(yīng)用最為廣泛。晶閘管是一種大功率的半導(dǎo)體器件,其體積小‘重量輕、容量大、效率好、使用維護(hù)簡(jiǎn)單、控制靈敏等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),=它的功率放大倍數(shù)很高,可以用微小的信號(hào)對(duì)大功率進(jìn)行控制和變換。在脈沖數(shù)字電路中可作為功率開(kāi)關(guān)使用。值得一提的是：晶閘管的過(guò)載能力和抗干擾能力較差,控制電路比較復(fù)雜。3.1.1晶閘管的結(jié)構(gòu)及功能特性晶閘管的外觀晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路符號(hào)它有三個(gè)電極：陽(yáng)極〔T2、陰極〔T1、和控制極〔G,控制極又稱門極或柵極,從圖上我們可以看出他是一種PNPN四層半導(dǎo)體器件,有三個(gè)PN結(jié)。如果晶閘管導(dǎo)通那么即使是撤出加在控制極的信號(hào),他還是一樣的導(dǎo)通的,如果需要他斷路就施加一個(gè)反向電壓強(qiáng)行關(guān)斷！晶閘管廣泛的用于可控整流、交流調(diào)壓、逆變器和開(kāi)關(guān)電源電路中。晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性圖圖上清楚的表示了陽(yáng)極和陰極的電壓和它的陽(yáng)極電流之間的關(guān)系。圖上從O到A的電流很小就是在未加控制極信號(hào)時(shí)候的不導(dǎo)通狀態(tài),此時(shí)的管子是一種很大的阻值的,從B到C的線很陡是因?yàn)樵谡螂妷涸龃蟮侥硞€(gè)值時(shí),管子本身的壓降1V是不會(huì)變的,這樣就有了以前OA小電流就突然陡直成BC段了。但一旦有了控制極的信號(hào)后,電流會(huì)迅速減小。晶閘管導(dǎo)通工作特性BC段曲線說(shuō)明晶閘管的導(dǎo)通工作特性。管子導(dǎo)通后內(nèi)阻很小,管壓降很低的,這樣外加電壓全部加在了外電路的負(fù)載上了,而且負(fù)載電流很大,如果陽(yáng)極電壓減小導(dǎo)致電流減小,這就是向正想阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)化。晶閘管反向阻斷特性從圖上可以清楚的知道OE段是負(fù)電流狀態(tài)。即給晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間加了反向電壓,這個(gè)反向電壓不能太大了,大的太多了會(huì)燒壞晶閘管的,使其喪失工作能力。3.2N555集成電路N555是美國(guó)Signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路,因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè)5kΩ的電阻而得名。555定時(shí)器成本低,性能可靠,只需要外接幾個(gè)電阻、電容,就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器〔本課題就是利用此電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器,三個(gè)等值串聯(lián)電阻,一個(gè)RS觸發(fā)器,一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3。555集成定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)圖N555的功能特性三個(gè)阻值均為5K歐德電阻串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成分壓器,給比較器C1和C2提供了參考電壓,如果在電壓的控制端CO另加控制電壓則可以改變C1、C2的參考電壓。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓,當(dāng)5腳懸空時(shí),則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3,C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3,則比較器C2的輸出為0,可使RS觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3,同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3,則C1的輸出為0,C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為0電平。555定時(shí)器的功能表N555的主要性能參數(shù)N555的主要性能參數(shù)如下：?供應(yīng)電壓4.5-18V?供應(yīng)電流3-6mA?輸出電流225mA<max>?上升/下降時(shí)間100nsN555各引腳介紹N555引腳介紹如下：1引腳：<接地>-地線<或共同接地>,通常被連接到電路共同接地2引腳：<觸發(fā)點(diǎn)>-這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于2/3VCC,下緣須低于1/3VCC。3引腳：<輸出>-當(dāng)時(shí)間周期開(kāi)始555的輸出輸出腳位,移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200mA。4引腳：<重置>-一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。5引腳：<控制>-這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來(lái)改變或調(diào)整輸出頻率。6引腳：<重置鎖定>-Pin6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3VCC電壓以下移至2/3VCC以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。7引腳：<放電>-這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力,當(dāng)輸出為ON時(shí)為L(zhǎng)OW,對(duì)地為低阻抗,當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH,對(duì)地為高阻抗。8引腳：<V+>-這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特<最小值>至+16伏特<最大值>。3.2.4接通電源后,VCC經(jīng)R1R2給電容C充電。由于電容上電壓不能突變,電源剛接通時(shí)υC下降,當(dāng)υC上升到大于Vcc／3時(shí),RD=1,SD=1,基本RS觸發(fā)器狀況不變,即輸出端Q仍為高電平,當(dāng)VC上升到略大于2VCC／3時(shí),Rn=0,SD=1,基本RS觸發(fā)器置0,輸出端Q為低電平。這時(shí)Q=1,使內(nèi)部放電管飽合導(dǎo)通。于是電容C經(jīng)R2和內(nèi)部放電管放電,υc按指數(shù)規(guī)律減小。由N555構(gòu)成的多諧振蕩電路當(dāng)υC下降略小于Vcc／3時(shí),內(nèi)部比較器A1輸出高電平,A2輸出低電平,基本RS觸發(fā)器置1,輸出高電平。這時(shí),Q=0,內(nèi)部放電管截止。于是C結(jié)束放電并重新開(kāi)始充電。如此循環(huán)不止,輸出端就得到一系列矩形脈沖N555的應(yīng)用〔1構(gòu)成施密特觸發(fā)器,用于TTL系統(tǒng)的接口,整形電路或脈沖鑒幅等；〔2構(gòu)成多諧振蕩器,組成信號(hào)產(chǎn)生電路；〔3構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,用于定時(shí)延時(shí)整形及一些定時(shí)開(kāi)關(guān)中。555應(yīng)用電路采用這3種方式中的1種或多種組合起來(lái)可以組成各種實(shí)用的電子電路,如定時(shí)器、分頻器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測(cè)電路、玩具游戲機(jī)電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動(dòng)控制電路等。CD4017計(jì)數(shù)器CD4017是具有10個(gè)譯碼輸出端,CP,CR,INH輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能,對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無(wú)限制。INH為低電平時(shí),計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之,計(jì)數(shù)功能無(wú)效。CR為高電平時(shí),計(jì)數(shù)器清零。提供了快速操作,2輸入譯碼選通和無(wú)毛刺譯碼輸出。防鎖選通,保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平,只有在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10個(gè)時(shí)鐘輸入周期CO信號(hào)完成一次進(jìn)位,并用作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。3.3 .1CD4017的引腳CD4017的引腳圖CD4017的引腳可分為：頻率輸入腳、數(shù)據(jù)輸出腳、控制腳、進(jìn)位腳●14引腳CP:為頻率輸入引腳?！?,2,4,7,10,1,5,6,9,11引腳<Q0—Q9>：為解碼后的時(shí)進(jìn)制輸出腳,被計(jì)數(shù)到的值,其輸出為高電平,其余為低電平電位?！?2引腳CO:當(dāng)有兩個(gè)以上片子級(jí)聯(lián)的時(shí)候,當(dāng)4017計(jì)數(shù)10個(gè)脈沖之后,在CO腳就會(huì)輸出一個(gè)脈沖波,送向高位表示進(jìn)位●15引腳CR:是清零復(fù)位腳,當(dāng)向該腳輸入個(gè)高電平脈沖的時(shí)候,4017就會(huì)自動(dòng)的清零復(fù)位使Q0為"1",而Q1—Q9都為"0"?！?3引腳INH:時(shí)序允許腳,當(dāng)此腳為低電位,CLOCK輸入脈波在正緣時(shí),會(huì)使CD4017計(jì)數(shù),并改變Q1-Q9的輸出狀態(tài)。CD4017的真值表CD4017的功能特性開(kāi)門時(shí),應(yīng)先閉合開(kāi)關(guān)S1,接通電源,此時(shí)報(bào)警延時(shí)電路得電,開(kāi)始延時(shí)計(jì)時(shí)。與此同時(shí)IC1也得電復(fù)位,按動(dòng)開(kāi)關(guān)S2,每按動(dòng)一次相當(dāng)于給IC1輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,其輸出端Q0~Q9就會(huì)依次出現(xiàn)高電平,在按動(dòng)開(kāi)關(guān)S2三次時(shí),Q3輸出端為高電平,于是,IC2得電且復(fù)位清零,IC2的Q0輸出端為高電平。再按動(dòng)S2兩次時(shí),IC2的Q2端為高電平,該高電平使VT1導(dǎo)通,繼電器K1得電工作,其觸點(diǎn)K1-1閉合,電控鎖得電打開(kāi)。此時(shí),關(guān)斷S1切斷電源完成一次開(kāi)鎖過(guò)程。延時(shí)報(bào)警電路的工作過(guò)程：當(dāng)S1閉合式,延時(shí)報(bào)警電路開(kāi)始工作,此時(shí),電源通過(guò)R1、RP1向C1充電,當(dāng)充電電壓達(dá)到了VD3的擊穿電壓時(shí),VD3就會(huì)導(dǎo)通并觸發(fā)晶閘管VS1導(dǎo)通,又N555和揚(yáng)聲器構(gòu)成的報(bào)警語(yǔ)音電路開(kāi)始工作發(fā)出警報(bào)聲音,同時(shí),繼電器k2也得電工作,其常閉觸點(diǎn)K2-1斷開(kāi),切斷密碼控制的電路IC1、IC2的電源,將導(dǎo)致無(wú)法開(kāi)鎖。CD4017B的邏輯結(jié)構(gòu)圖總結(jié)經(jīng)過(guò)近多日的努力,終于將本次課程設(shè)計(jì)做完了,但由于水平有限,文中肯定有很多不恰當(dāng)?shù)牡胤?請(qǐng)老師指出其中的錯(cuò)誤和不當(dāng)之處,使我能做出改正,我會(huì)虛心接受。在本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中,我增強(qiáng)了自己的實(shí)踐能力和分析能力。通過(guò)跟老師和同學(xué)的交流,也通過(guò)自己的努力,我按時(shí)完成了這次課程設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中,我學(xué)會(huì)了很多,也看到了很多自己的不足之處。在以后的學(xué)習(xí)生活中,我會(huì)努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí),完善自我,為將來(lái)的發(fā)展做好充分的準(zhǔn)備?？傊?在這次課程設(shè)計(jì)中,我受益匪淺,學(xué)到了很多書(shū)本上所沒(méi)有的東西,懂得了理論和實(shí)際聯(lián)系的重要性。在以后的學(xué)習(xí)中,我不僅要把理論知識(shí)掌握牢固,更要提高自己的動(dòng)手能力和分析能力。..致謝通過(guò)一周的努力,終于將我課程設(shè)計(jì)完成了,在完成課程設(shè)計(jì)的這一周中,李如昌老師給予了我很大的幫助。他不僅是指導(dǎo)我完成了設(shè)計(jì),還教會(huì)了我做設(shè)計(jì)的一般步驟、設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。當(dāng)我對(duì)此課程設(shè)計(jì)無(wú)從下手的時(shí)候,李老師專心地為我講解,為我解決了很多實(shí)際存在的困難和問(wèn)題。他年歲已告卻不辭辛勞的上六樓為我們解疑答惑,講解原理,使我對(duì)此次的課程設(shè)計(jì)能圓滿完成增添了很多信心,真正的從心理和解決實(shí)際問(wèn)題上