低頻課程設(shè)計(jì)電阻密碼鎖.doc

低頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告五邑大學(xué)低頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：電阻密碼鎖院 系 專 業(yè) 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 一、 題目的要求和意義要求：1、用一個(gè)特定阻值的電阻作為密鑰；2、用Ucc/2作為比較電壓；3、用發(fā)光二極管的亮暗來顯示鎖的開合：正確接入密鑰時(shí)，發(fā)光二極管亮，則鎖被打開；否則當(dāng)有人試圖開鎖時(shí)或錯(cuò)誤（或無）接入密鑰時(shí)，發(fā)光二極管暗，則鎖閉合 。 意義：電阻鎖涉及鎖具技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)，能夠提高鎖的安全性。雖然運(yùn)用普通的元件所制成的電阻鎖可靠性不高，但是，這意味著鎖具技術(shù)向前跨入了一大步。如果電阻鎖設(shè)計(jì)的適當(dāng)，能夠克制“萬能匙”，使用戶所需保管的物品的安全性大大提高。二、 硬件電路設(shè)計(jì)電子元件：芯片LM324 電阻1k5、4703、22M1二極管1N40075、1N41482 三極管90151、90141電解電容2200F1 LED燈1可調(diào)電阻1k1LM314參數(shù)LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖2。圖 1 圖 2由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。實(shí)驗(yàn)流程圖：（1）初始時(shí)無電阻接入，窗口電壓比較器輸出高電平，通過一級反相器后變?yōu)榈碗娖?，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，同時(shí)另一路運(yùn)放也輸出高電平，導(dǎo)致儲能機(jī)構(gòu)截止。（2）正確接入電阻時(shí)，電壓比較器輸出低電平，通過一級反相器后變?yōu)楦唠娖?，發(fā)光二極管亮，同時(shí)另一路運(yùn)放也輸出低電平，導(dǎo)致儲能機(jī)構(gòu)仍截止。（3）錯(cuò)誤接入電阻時(shí)，電壓比較器輸出高電平，通過一級反相器后變?yōu)榈碗娖?，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，同時(shí)另一路運(yùn)放輸出低電平，儲能機(jī)構(gòu)導(dǎo)通，電容器快速充電，隨后即便曾經(jīng)搜索到密鑰，但電容器兩端維持高電平從而使通過一級反相器后的電壓變?yōu)榈碗娖剑l(fā)光二極管仍不導(dǎo)通。本次設(shè)計(jì)的電路圖如下：實(shí)驗(yàn)電路圖介紹：1. U1、U2、R1、R2、D1、D2、D3、D4等組成窗口電壓比較器。其中R1、R2、D1、D2確定比較器的上下門限電壓UTL=（UCC-2UD）R2/（R1+R2），UTH=UTL+2UD（UD為二極管的導(dǎo)通電壓）。當(dāng)UIUTL時(shí)，D3截止，D4導(dǎo)通，比較器輸出為UOPP；當(dāng)UTL=UIUTH時(shí)，D3導(dǎo)通，D4截止，比較器輸出為UOPP。故可得雙限電壓比較器的傳輸特性如圖a所示：即當(dāng)電路不接入電阻時(shí)，比較器輸出為高；接入正確電阻時(shí)，輸出為低；接入錯(cuò)誤電阻時(shí)，輸出為高。2. U3、R3、D7等組成單限電壓比較器。因D7的導(dǎo)通壓降很小，該單限比較器相當(dāng)于一個(gè)過零比較器。當(dāng)UI0時(shí)，比較器輸出為-UOPP。故可得單限電壓比較器的傳輸特性如圖b、c所示：即當(dāng)電路不接入電阻時(shí)，比較器輸出為高；接入電阻時(shí)為低。3. Q1、D5、D6、R6、R7、C1等組成儲能機(jī)構(gòu)。當(dāng)三極管Q1發(fā)射極e為高，基極b為高（即當(dāng)電路不接入電阻）時(shí)，Q1不導(dǎo)通，故C1不能充電；當(dāng)Q1的e極為低，b極為低（即正確接入電阻）時(shí)，Q1不導(dǎo)通，C1也不能充電；當(dāng)Q1的e極為高，b極為低（即接入錯(cuò)誤電阻）時(shí)，Q1導(dǎo)通，C1迅速充電，此時(shí)儲能機(jī)構(gòu)為高。4. Q2、R4、R5等組成反向器。 當(dāng)Q2的基極b為高時(shí)，集電極c為低，發(fā)光二極管不亮； 當(dāng)b極為低時(shí)，c極為高，發(fā)光二極管亮。三、調(diào)試當(dāng)R10改變時(shí)，各點(diǎn)電勢變化如下：（R10單位為，電勢單位為V）R10ABCDEFGHIJMMO06.030.104.335.208.045.204.890.015.164.894.693.377.374700.0021.840.0150.484.010.470.733.710.470.724.713.417.391k0.036.624.365.232.565.234.910.015.194.904.703.417.37由設(shè)計(jì)出的電路圖連接后的實(shí)際電路，經(jīng)調(diào)試，電路實(shí)現(xiàn)的功能大致符合題目的要求。當(dāng)正確接入470的電阻匙時(shí)，二極管發(fā)亮；當(dāng)短路、不接入電阻或接入1K電阻（錯(cuò)誤電阻）時(shí)，二極管均不亮，但是有余輝產(chǎn)生。因此，在三極管1N9014集電極與電源之間串入一個(gè)1K的電阻，為1N9014提供偏置電流；又在發(fā)光二極管的負(fù)極與地線之間串聯(lián)一個(gè)470的電阻，從而保護(hù)發(fā)光二極管。由以上兩步抑制1N9014的電壓漂移和發(fā)光二極管的余輝。當(dāng)錯(cuò)誤接入電阻匙后，再接入正確的電阻匙時(shí)，發(fā)光二極管馬上發(fā)亮，這不符合題目的要求。因此，在三極管1N9015的集電極與電阻R6之間串聯(lián)一個(gè)二極管1N4007，又在二極管1N4148與R6之間串聯(lián)一個(gè)二極管1N4007，從而限制電容放電時(shí)電流的流通方向，防止影響其他電路。但是，在此修改后，電路中的儲能部件電容仍沒有發(fā)生作用，又先后修改R7的阻值，由670K增加到1M再到10M，再到22M，可是依然沒有明顯的改善。又把電容C1的電容值由470F提高到2200F后，也沒有明顯的改善。經(jīng)過請教老師，與老師討論分析后，再經(jīng)過先后多次對電路的各點(diǎn)電勢的測量后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的電路圖符合題目要求。再經(jīng)過對電路接線的認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)電路板某些元件接觸不良，導(dǎo)致電路的鎖閉效果沒有體現(xiàn)出來。經(jīng)過多次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)由錯(cuò)誤電阻匙到接入正確電阻匙時(shí)，電路鎖閉12秒，從而符合題目要求。四、 課程設(shè)計(jì)體會在這次低頻課程設(shè)計(jì)中，讓我學(xué)到了許多課本中沒有的知識，增強(qiáng)了顧及全局的思維方式。成功制造一個(gè)的電子作品，不僅僅依靠元件自身的性能，還要考慮到各個(gè)元件之間能否能和諧地工作，因?yàn)檫@才能發(fā)揮整個(gè)電路的最佳性能。雖然在這次設(shè)計(jì)中僅給出主要的器件，讓我們自主設(shè)計(jì)出符合題目要求的作品；雖然一開始只看到題目的提示，而感到異常的迷惘，但是只要經(jīng)過認(rèn)真地思考，腦中就會漸漸地浮現(xiàn)出所要設(shè)計(jì)的電路來。這次低頻設(shè)計(jì)時(shí)間比較匆忙，各元件的參數(shù)與性能未能熟悉掌握，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)和調(diào)試中走了不少彎路。在無數(shù)次失敗中，查閱不同的資料，了解各元件的性能，參考各方面的意見，抽絲脫繭，就會