畢業(yè)設(shè)計（論文）密碼鎖控制電路

1、 摘 要隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，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，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的親呢。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。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品。本文介紹的是通過芯片控制的電子密碼鎖。本論文的電子密碼鎖利用數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)對門的電子控制，并且有各種附加電路保證電路能夠安全工作，具有極高的安全系數(shù)。關(guān)鍵詞電子密碼鎖、電壓比較器、555單穩(wěn)態(tài)電路、計數(shù)器、jk觸發(fā)器。abstrac

2、t with the improvement of living standards, how to achieve family security issues that have become prominent in particular, the traditional mechanical lock because of its simple structure, the prize was not uncommon events, electronic lock because of the confidentiality of its high flexibility in th

3、e use of good , the safety factor, by the vast number of users qinne. electronic locks through a password to enter the control circuits or chips, so as to control mechanical switches closed, the completion of the lock, closed the task of electronic products. its a lot of species, there is a simple c

4、ircuit products as well as chip-based products more cost-effective. this article describes the chip is controlled by electronic locks. in this paper, electronic locks use of digital logic circuits, the realization of the electronically controlled door, and there are a variety of additional circuitry

5、 to ensure the safety circuit, with a very high safety factor.【key words】electronic locks, the voltage comparator, 555 single-state circuit, counters, jk flip-flop.目 錄第1章 引言 1第2章 電子電路設(shè)計基本方法 2 21 綜合電子系統(tǒng)的分級 2 22 “自頂向下”的設(shè)計方法2 23 “自底而上”的設(shè)計方法 32. 4 電子電路設(shè)計的基本原則 4第3章 系統(tǒng)設(shè)計論證 53 .1 密碼鎖控制電路的設(shè)計思路 53.1.1 總體設(shè)計 5

6、3.1.2 總體電路設(shè)計 63 .2 元器件基本知識 73.2.1 555定時集成芯片 73.2.3 jk觸發(fā)器103.2.3 電壓比較器133.2.4 計數(shù)器 133 .3 設(shè)計原理分析 153.3.1 鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開銷及執(zhí)行電路 163.3.2 報警電路 173.3.3 報警次數(shù)檢測及鎖定電路 183.3.4 備用電源電路 18結(jié)束語 21致謝辭 21參考文獻(xiàn) 22一、題目背景和意義隨著社會物質(zhì)財富的日益增長，安全防盜已成為社會問題。而鎖自古以來就是把守門戶的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠地防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。目前國內(nèi)，大部分人使用

7、的還是傳統(tǒng)的機(jī)械鎖。然而，眼下假冒偽劣的機(jī)械鎖泛濫成災(zāi)，互開率非常之高。所謂互開率，是各種鎖具的一個技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也就是1把鑰匙能開幾把鎖的比率。經(jīng)國家工商局、國家內(nèi)貿(mào)局、中國消協(xié)等部門對鎖具市場的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個別產(chǎn)品的互開率居然超標(biāo)26倍。為何彈子鎖的“互開率”會如此之高？據(jù)有關(guān)專家人士剖析，彈子鎖質(zhì)量好壞主要取決于彈子數(shù)量的多少以及彈子的大小，而彈子的多少和大小受一定條件的限制。此外，即使是一把質(zhì)量過關(guān)的機(jī)械鎖，通過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開。機(jī)械鎖的這些弊端為一種新型的鎖-電子密碼鎖，提供了發(fā)展的空間。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

8、合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。二、發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢近幾年來隨著人們生活水平的提高，人們的安全意識也在不斷的增高，各種技術(shù)不斷的發(fā)展，以前普通的鎖具已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在單位、家庭的需要，隨著小偷新的作案方式的出現(xiàn)，人們對鎖具系統(tǒng)的要求的越來越嚴(yán)格！現(xiàn)在的鎖具設(shè)備有很多種，但是現(xiàn)在比較流行的密碼鎖日益受到人們的重視，其優(yōu)點主要有一下幾點：1、不用鑰匙，不用電源，不用電池，沒有廢棄污染物。2、全機(jī)械結(jié)構(gòu)，能承受相當(dāng)惡劣的外部環(huán)境，使用范圍廣。3、實際密碼量大保密性能高，試探開鎖

9、的概率幾乎為零。4、結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)實可靠。現(xiàn)在密碼鎖基本在市場上普及，它的工作性能和價格也為人們所接受。在科技日益發(fā)展的今天，人們對鎖具的的概念已經(jīng)發(fā)生根本的變化。密碼鎖具的誕生為人們的財產(chǎn)安全提供了依靠，未來的發(fā)展前景應(yīng)該是很不錯的，以前人們的親自防備，已經(jīng)漸漸由技防所取代，這種技具體體現(xiàn)在鎖具系統(tǒng)中。 現(xiàn)在的鎖具已經(jīng)發(fā)展到不僅能夠起到不被盜取的功能，同時還兼有防盜的功能。三、主要內(nèi)容與待解決的問題 1設(shè)計內(nèi)容要求和技術(shù)參數(shù)在本設(shè)計中要求并高度密碼鎖控制電路，使其滿足以下要求：1）開鎖條件是：撥對密碼，則門能夠打開，如果密碼不正確則接通警鈴報警。2）密碼設(shè)計條件：要求至少4位密碼，并且可以修改

10、密碼。3）報警電路要求：報警時長為30秒，如果30秒內(nèi)輸入正確密碼，則停止報警。這種密碼鎖的優(yōu)點：1、不用鑰匙，沒有廢棄污染物。2、全機(jī)械結(jié)構(gòu)，能承受相當(dāng)惡劣的外部環(huán)境，使用范圍廣。3、密碼可變。 用戶可以經(jīng)常更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。4、誤碼輸入保護(hù)。當(dāng)輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。5、結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)實可靠。6、電子密碼鎖操作簡單易行，一學(xué)即會。2設(shè)計應(yīng)完成的技術(shù)資料1）方案論證。2）原理框圖、電路原理圖。3）電路工作原理說明。4）電路相關(guān)元器件說明。四、設(shè)計方法與實施方案 設(shè)計本課題時構(gòu)思了兩種方案：一種是用以at89c2051為核心的單片機(jī)

11、控制方案；另一種是用以74ls112雙jk觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案?？紤]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。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、鍵盤輸次數(shù)鎖定電路。五、進(jìn)度計劃 階 段起始日期終止日期進(jìn) 度技術(shù)指標(biāo)第一階段2008.11.102008.11.14資料收集和撰寫開題報告豐富全面第二階段2008.11.172008.11.21方案確定與論證至少兩種方案第三階段2008.11.2420

12、08.12.05單元電路確定及計算符合精度要求第四階段2008.12.082008.12.19電路進(jìn)行調(diào)試實現(xiàn)功能第五階段2008.12.222009.01.02撰寫畢業(yè)論文及答辯詳細(xì)全面六、參考資料 1 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社. 1998(2)2 臺方. 微型計算機(jī)控制技術(shù). 中國水利水電出版社. 20013 胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù). 清華大學(xué)出版社.1996年4 趙新民. 智能儀器設(shè)計基礎(chǔ). 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社. 1999年5 潘新民王燕芳. 微型計算機(jī)控制技術(shù). 電子工業(yè)出版社. 2003年6 李鐘實. 實用電子報警器精選百例. 北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社.

13、2002(4)7 陳愛第. protel99實用培訓(xùn)教程. 人民郵電出版社. 20008 童詩白. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社. 1998(4)9 中國電子網(wǎng) 第一章 引 言隨著社會物質(zhì)財富的日益增長，安全防盜已成為社會問題。而鎖自古以來就是把守門戶的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠地防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。目前國內(nèi)，大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機(jī)械鎖。然而，眼下假冒偽劣的機(jī)械鎖泛濫成災(zāi)，互開率非常之高。所謂互開率，是各種鎖具的一個技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也就是1把鑰匙能開幾把鎖的比率。經(jīng)國家工商局、國家內(nèi)貿(mào)局、中國消協(xié)等部門對鎖具市場的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個別產(chǎn)品的互開率居

14、然超標(biāo)26倍。為何彈子鎖的“互開率”會如此之高？據(jù)有關(guān)專家人士剖析，彈子鎖質(zhì)量好壞主要取決于彈子數(shù)量的多少以及彈子的大小，而彈子的多少和大小受一定條件的限制。此外，即使是一把質(zhì)量過關(guān)的機(jī)械鎖，通過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開。機(jī)械鎖的這些弊端為一種新型的鎖-電子密碼鎖，提供了發(fā)展的空間。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。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。近幾年來隨著人們生活水平的提高，人們的安全意識也在不斷的增高，各種技術(shù)

15、不斷的發(fā)展，以前普通的鎖具已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在單位、家庭的需要，隨著小偷新的作案方式的出現(xiàn)，人們對鎖具系統(tǒng)的要求的越來越嚴(yán)格！現(xiàn)在的鎖具設(shè)備有很多種，但是現(xiàn)在比較流行的密碼鎖日益受到人們的重視，其優(yōu)點主要有一下幾點：1、不用鑰匙，不用電池，沒有廢棄污染物。2、全機(jī)械結(jié)構(gòu)，能承受相當(dāng)惡劣的外部環(huán)境，使用范圍廣。3、實際密碼量大保密性能高，試探開鎖的概率幾乎為零。4、結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)實可靠。5、密碼可變。 用戶可以經(jīng)常更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。6、誤碼輸入保護(hù)。當(dāng)輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。7、電子密碼鎖操作簡單易行，一學(xué)即會。在科技日益發(fā)展的今天，人們

16、對鎖具的的概念已經(jīng)發(fā)生根本的變化。密碼鎖具的誕生為人們的財產(chǎn)安全提供了依靠，未來的發(fā)展前景應(yīng)該是很不錯的，以前人們的親自防備，已經(jīng)漸漸由技防所取代，這種技具體體現(xiàn)在鎖具系統(tǒng)中。 現(xiàn)在的鎖具已經(jīng)發(fā)展到不僅能夠起到不被盜取的功能，同時還兼有防盜的功能。第2章 電子電路設(shè)計的基本方法2.1 綜合電子系統(tǒng)的分級電子電路設(shè)計與制件的選題，通常是綜合性強(qiáng)的電子系統(tǒng)，只是選擇這樣的系統(tǒng)，才能提升學(xué)生的水平和能力。為了說明綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，通常將電子系統(tǒng)分成四級:系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級、單元級、元件級，如圖 所示。下一個系統(tǒng)可能掛若干個子系統(tǒng)，而每個子系統(tǒng)可能掛若干個單元，而且上級涵蓋下級，層次分明。以頻

17、率測量系統(tǒng)為例，整體上可視為系統(tǒng)級，該系統(tǒng)可分為“信號通道”和“邏輯控制”兩個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)又包含了幾個單元。單元通常是下一個獨(dú)立的電路，每個單元顯然由電子元器件組成這就是最底層元件級。2.2 “自頂向下”的設(shè)計方法“自頂向下”（top-down）的設(shè)計方法是從系統(tǒng)級設(shè)計入手，在頂層進(jìn)行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后進(jìn)行單元級設(shè)計，進(jìn)行具體軟硬件設(shè)計與仿真，最后落實到選擇什么器件和芯片?！白皂斚蛳隆钡膬?yōu)點是能站得高、看得遠(yuǎn)，把握系統(tǒng)設(shè)計的主線，思路很清晰。使用“自頂向下”設(shè)計方法時應(yīng)注意如下幾點：（1）在進(jìn)行系統(tǒng)級設(shè)計時，要抓住主要矛盾，不必過多地考慮底層選擇什么電路、選擇什么器件，要“

18、抓大放小”，穩(wěn)步推進(jìn)，這時獲得的設(shè)計結(jié)果往往是系統(tǒng)的方框圖或稱為方案。系統(tǒng)級設(shè)計很重要，但所需時間比較少，特別是競賽題目，應(yīng)能很快確定方案，不可在確定方案時猶豫不決，拿不定主意，延誤時間。（2）上一級設(shè)計應(yīng)對下一級設(shè)計負(fù)責(zé)，保證上一級設(shè)計的正確和完美，稱為“高層主導(dǎo)”原則和“問題不放下”原則。在設(shè)計某一級時遇到問題，必須將其解決才能進(jìn)行下一級或更上一級的設(shè)計來減輕下一級的設(shè)計困難?！白皂斚蛳隆痹O(shè)計法適合于各級層次比較分明的大型系統(tǒng)，下一個系統(tǒng)包括數(shù)個子系統(tǒng)，而每個子系統(tǒng)又包括數(shù)個單元，采用“自頂向下”法較為合理。2.3 “自底而上”的設(shè)計方法有時所設(shè)計的系統(tǒng)不太復(fù)雜，層次不太分明，可采用“自底

19、而上”法。該方法適合于手頭已有現(xiàn)成的設(shè)計單元電路或模塊，可直接采用其電路。根據(jù)總體設(shè)計要求和功能，用若干個單元電路搭建子系統(tǒng)，直到實現(xiàn)系統(tǒng)全部技術(shù)指標(biāo)和要求為止，如同搭積木那樣。2.4.電子電路設(shè)計的基本原則電子電路設(shè)計最基本的原則是應(yīng)該使用最經(jīng)濟(jì)的資源實現(xiàn)最好的電路。在這一基本原則下，正確處理以下關(guān)系：1.盡量提高性價比合理權(quán)衡成本、體積、功率等指標(biāo)。例如，對電池供電的便攜式儀器儀表電路，設(shè)計時要重點考慮功率和體例如，對電池供電的便攜式儀器儀表電路，設(shè)計時要重點考慮功率和體積。而對由市電供電的實驗室，功耗將不是主要的考慮因素。一個電子電路，可能有多種設(shè)計方案，在設(shè)計時，應(yīng)盡量提高提高性價比。

20、例如設(shè)計一個電子計數(shù)器，用pld器件7128和單片機(jī)都能實現(xiàn)，但采用7128就顯得浪費(fèi)，因為7128約80元一片，而51單片機(jī)約8元一片。也就是說，7128可以設(shè)計較大的數(shù)字系統(tǒng)，用它來設(shè)計電子計數(shù)器是大材小用。再者，在一般的放大電路中，能用普通運(yùn)放就不必采用高精度運(yùn)放；能用8位單片機(jī)實現(xiàn)功能，就不必采用16位單片機(jī)。2.設(shè)計中的“軟件”與“硬件”的考慮設(shè)計中，能用軟件編程實現(xiàn)的功能，就不要用硬電路來實現(xiàn)，這實質(zhì)上也是在追求性價比。3.采用電路的考慮電路設(shè)計的工作主要是選擇或設(shè)計單元電路的結(jié)構(gòu)形式，所設(shè)計的電路能用軟件實現(xiàn)的就不用硬件，在非用硬件不可的情況下，也應(yīng)在滿足性能指標(biāo)要求的前提下，力

21、求結(jié)構(gòu)簡單，合理使用，技術(shù)先進(jìn)，切忌電路復(fù)雜。4.采用器件的考慮電子電路設(shè)計中設(shè)及到許多器件，在選擇器件時主要考慮規(guī)格、型號、報價、性能甚至廠商，以下幾個問題值得注意： 電子器件的更新?lián)Q代非?？欤缕骷粩噙M(jìn)入電子市場，而且新器件為了搶占市場，往往價位定得比較低。在電子電路中，鼓勵彩新技術(shù)、新工藝、新器件，電子電路彩較多的新器件，說明該電子電路有創(chuàng)新。 應(yīng)選擇當(dāng)前流行的“大路貨”。有些“大路貨”器件，如51單片機(jī)、555時基塊、三端穩(wěn)壓器等占據(jù)市場經(jīng)久不衰，價格低廉，很容易買到。切忌過分追求使用高檔、貴重器件。 應(yīng)盡量選用現(xiàn)成的模塊或組件。模塊或組件實際上是半成品或成品，是器件開發(fā)商推出的實現(xiàn)

22、某一功能的電路，內(nèi)部已組裝完成，對外只有幾個，如電源、接地、輸出、輸入，這些電路模塊價位低廉，使用方便，很受歡迎。5.盡量采用標(biāo)準(zhǔn)接口采用國際標(biāo)準(zhǔn)接口易于實現(xiàn)各種儀器設(shè)備的控制、數(shù)據(jù)傳輸和通信，便于功能擴(kuò)展，易于組成功能更強(qiáng)的電路系統(tǒng)。設(shè)計中應(yīng)注意采用模塊化結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化的接口。第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計3.1密碼鎖控制電路的設(shè)計思路設(shè)計本課題構(gòu)思了兩種方案。方案一：是用以at89c52為核心的單片機(jī)控制方案。按系統(tǒng)功能劃分，可分為發(fā)射與接收兩大部件，發(fā)射部分由單片機(jī)at89c52、lcd液晶顯示、鍵盤、放大電路、工作指示電路、紅外發(fā)射管等組成。接收部分由單片機(jī)at89c52、紅外接收電路、

23、工作指示電路、音樂發(fā)聲電路、電子鎖控制電路等組成。系統(tǒng)除了能夠完成開鎖，超時報警，鍵盤鎖定，重設(shè)密碼等基本的密碼鎖功能。方案二：另一種是用以74ls112雙jk觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案。該方案充分利用到了我們所學(xué)習(xí)到的課程模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路技術(shù)、電子線路eda技術(shù)等。按系統(tǒng)功能可分為鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執(zhí)行電路、報警電路、報警次數(shù)檢測及鎖定電路、備用電源電路、停電檢測及電子開關(guān)切換電路、蓄電池自動充電電路組成?？紤]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。3.1.1總體設(shè)計圖31 原理框圖圖32 電路原理圖（總體）3.2 元器件基本知識3.2.

24、1 555定時集成芯片555定時器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8腳結(jié)構(gòu)，體積很小，使用起來方便。只要在外部配上幾個適當(dāng)?shù)淖枞菰涂梢詷?gòu)成史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及自激多諧振蕩器等脈沖信號產(chǎn)生與變換電路。它在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、定時電路、家用電器、電子玩具、電子樂器等方面有廣泛的應(yīng)用。555定時器電路是一塊介于模與數(shù)字電路的一種混合電路，由于這種特殊的地位，故555定時電路在報警電路、控制電路得到了廣泛的應(yīng)用。下圖為555的內(nèi)部電路，從圖上可以看出，其僅有兩個比較器、一個觸發(fā)器、一個倒相器、放電管和幾個電阻構(gòu)成，由于比較器電路是一個模擬器，而觸發(fā)器電路為數(shù)字電路，故其為混

25、合器件。圖33 555的內(nèi)部電路555為一8腳封裝的器件，其各引腳的名稱和作用如下：1腳gnd,接地腳2腳tl,低電平觸發(fā)端3腳q,電路的輸出端4腳/rd,復(fù)位端，低電平有效5腳v_c,電壓控制端6腳th,閾值輸入端7腳dis，放電端8腳vcc,電源電壓端，其電壓范圍為：318v集成555定時器有雙極性型和cmos型兩種產(chǎn)品。一般雙極性型產(chǎn)品型號的最后三位數(shù)都是555，cmos型產(chǎn)品型號的最后四位數(shù)都是7555.它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。器件電源電壓推薦為4512v，最大輸出電流200ma以內(nèi)，并能與ttl、cmos邏輯電平相兼容。555定時器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號和管腳排列分別

26、如表31和表32所示。參數(shù)名稱符號單位參數(shù)電源電壓vccv516電源電流iccma10閾值電壓vthvvcc觸發(fā)電壓vtrvvcc輸出低電平volv1輸出高電平vohv13.3最大輸出電流iomaxma200最高振蕩頻率fmaxkhz300時間誤差tns5 vth即vi1 ,vtr即vi2 。表31 (a)雙極性型5g555的主要性能參數(shù) 參數(shù)名稱符號單位參數(shù)電源電壓vccv318電源電流icca60閾值電壓vthvvdd觸發(fā)電壓vtrvvdd輸出低電平vv0.1輸出高電平vv14.8最大輸出電流iomaxma200最高振蕩頻率fmaxkhz500時間誤差tns表31 (b) cmos型755

27、5的主要性能參數(shù)圖3-4 555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3-5 555定時器邏輯符號和引腳 引腳功能：vi1（th）：高電平觸發(fā)端，簡稱高觸發(fā)端，又稱閾值端，標(biāo)志為th。vi2（）：低電平觸發(fā)端，簡稱低觸發(fā)端，標(biāo)志為。vco：控制電壓端。vo：輸出端。dis：放電端。：復(fù)位端。555定時器內(nèi)含一個由三個阻值相同的電阻r組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生vcc和vcc兩個基準(zhǔn)電壓；兩個電壓比較器c1、c2；一個由與非門g1、g2組成的基本rs觸發(fā)器（低電平觸發(fā)）；放電三極管t和輸出反相緩沖器g3。是復(fù)位端，低電平有效。復(fù)位后, 基本rs觸發(fā)器的端為1（高電平），經(jīng)反相緩沖器后，輸出為0（低電平）。分析圖1.1的電路：

28、在555定時器的vcc端和地之間加上電壓，并讓vco懸空，則比較器c1的同相輸入端接參考電壓vcc，比較器c2反相輸入端接參考電壓vcc ，為了學(xué)習(xí)方便，我們規(guī)定：當(dāng)th端的電壓vcc時，寫為vth=1，當(dāng)th端的電壓vcc時，寫為vtr=1，當(dāng)端的電壓vcc時，寫為vtr=0。低觸發(fā)：當(dāng)輸入電壓vi2vcc 且vi1vcc 且vi1vcc，則vth=1，比較器c1輸出為低電平，無論c2輸出何種電平，基本rs觸發(fā)器因=0，使1，經(jīng)輸出反相緩沖器后，vo0；t導(dǎo)通。這時稱555定時器“高觸發(fā)”。555定時器的“低觸發(fā)”、“高觸發(fā)”和“保持”三種基本狀態(tài)和進(jìn)入狀態(tài)的條件（即vth、vtr的“0”、

29、“1”）必須牢牢掌握。 vco為控制電壓端，在vco端加入電壓，可改變兩比較器c1、c2的參考電壓。正常工作時，要在vco和地之間接001f（電容量標(biāo)記為103）電容。放電管tl的輸出端dis為集電極開路輸出。555定時器的控制功能說明見表32。輸 入輸 出thvodisvccvccvcclhhhlh不變l導(dǎo)通截止不變導(dǎo)通表3-2 555定時器控制功能表根據(jù)555定時器的控制功能，可以制成各種不同的脈沖信號產(chǎn)生與處理電路電路，例如,史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、自激多諧振蕩器等。3.2.3 jk觸發(fā)器觸發(fā)器（flip flop，簡寫為ff）是具有記憶功能的單元電路，由門電路構(gòu)成，專門用來接收存儲

30、輸出0、1代碼。 它有雙穩(wěn)態(tài)、 單穩(wěn)態(tài)和無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（多諧振蕩器）等幾種。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器, 即其輸出有兩個穩(wěn)定狀態(tài)0、1。只有輸入觸發(fā)信號有效時， 輸出狀態(tài)才有可能轉(zhuǎn)換；否則，輸出將保持不變。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器按功能分為rs、 jk、d、t和t型觸發(fā)器；按結(jié)構(gòu)分為基本、 同步、主從、維持阻塞和邊沿型觸發(fā)器；按觸發(fā)工作方式分為上升沿、下降沿觸發(fā)器和高電平、低電平觸發(fā)器。在本設(shè)計中所采用的是jk觸發(fā)器。1.jk 觸發(fā)器的驅(qū)動表 j k0 00 0 11 1 0 11 1 02.特征方程根據(jù)牲表可畫的卡諾圖，3.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖根據(jù)驅(qū)動表可畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 集成jk觸發(fā)器集成jk觸發(fā)器的產(chǎn)品較多，以下介紹的是本設(shè)

31、計中使用的74ls112為雙下降沿jk觸發(fā)器，其管腳排列圖及符號圖如圖36所示。 圖3674ls112管腳排列圖（a） 管腳排列 （b） 邏輯符號 同步j(luò)k觸發(fā)器的電路組成如圖36所示。 圖36 同步j(luò)k觸發(fā)器（a） 邏輯電路; （b） 邏輯符號2. 功能分析 按圖4.8(a)的邏輯電路，同步j(luò)k觸發(fā)器的功能分析如下：（1）當(dāng)cp=0時，r=s=1， 觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。（2）當(dāng)cp=1時，將 ， 代入， 可得 。在同步觸發(fā)器功能表基礎(chǔ)上, 得到j(luò)k觸發(fā)器的功能表如表33所示，狀態(tài)圖如圖37所示。 圖 37 狀態(tài)圖表33 狀態(tài)cpj kqn+1功能10 0qn保持10 10置011 01置1

32、11 1不存在翻轉(zhuǎn)（計數(shù)） 從表33中可知: (1) 當(dāng)j=0，k=1時， ， 置“0”。 (2) 當(dāng)j=1，k=0時, ， 置“1”。 (3) 當(dāng)j=0，k=0時， ， 保持不變。 (4) 當(dāng)j=1，k=1時， ， 翻轉(zhuǎn)或稱計數(shù)。所謂計數(shù)就是觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的次數(shù)與cp脈沖輸入的個數(shù)相等，以翻轉(zhuǎn)的次數(shù)記錄cp的個數(shù)。波形圖如圖38所示。 圖38 j=k=1波形圖 3.2.4電壓比較器電壓比較器是集成運(yùn)放非線性應(yīng)用電路，它將一個模擬量電壓信號和一個參考固定電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平?？梢钥醋魇欠糯蟊稊?shù)接近“無窮大”的運(yùn)算放大器。電壓比較器的功能：

33、比較兩個電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系)： 當(dāng)”輸入端電壓高于”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平； 當(dāng)”輸入端電壓低于”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平；集成電壓比較器簡介：作用：它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。應(yīng)用：作為模擬電路和數(shù)字電路的接口電路。特點：比集成運(yùn)放的開環(huán)增益低，失調(diào)電壓大，共模抑制比小；但其響應(yīng)速度快，傳輸延遲時間短，而且不需外加限幅電路就可直接驅(qū)動ttl、cmos和ecl等集成數(shù)字電路；有些芯片帶負(fù)載能力很強(qiáng)，還可直接驅(qū)動繼電器和指示燈。3.2.5計數(shù)器

34、計數(shù)器電路是一種隨時鐘輸入cp的變化，其輸出按一定的順序變化的時序電路。 下面以74ls161為例來看一下二進(jìn)制計數(shù)器的功能，下圖為74ls161的功能表34：表34 74ls161功能表 cp /cr /ld ctt ctp功 能 d 0 d d d 異步清零 1 0 d d 同步置數(shù)d 1 1 0 1 保 持d 1 1 1 0 保持但co=0 1 1 1 1 正常計數(shù)上面的功能表簡單地描述了計數(shù)器的功能，但具體的功能通常由時序圖來表示，下圖為74ls161的功能時序圖39： 清除 置數(shù) 計數(shù) 保持圖39 74ls161的功能時序圖3.3設(shè)計原理分析電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(

35、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、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。3.3.1、鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執(zhí)行電路 其電路如下圖圖3-11所示：開關(guān)k1k9是用戶的輸入密碼的鍵盤，用戶可以通過開關(guān)輸入密碼，開關(guān)兩端的電容是為了提高開關(guān)速度，電路先自動將ic1ic4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ic1ic4，實現(xiàn)清零。 密碼修改電路由雙刀雙擲開關(guān)s1s4組成（如圖3-10所示）, 它是利用開關(guān)切換的原理實現(xiàn)密碼的

36、修改。例如要設(shè)定密碼為1458，可以撥動開關(guān)s1向左，s2向右，s3向左，s4向右，即可實現(xiàn)密碼的修改，由于輸入的密碼要經(jīng)過s1s4的選擇，也就實現(xiàn)了密碼的校驗。本電路有16組的密碼可供修改。 圖3-10 密碼修改電路由兩塊74ls112（雙jk觸發(fā)器，包含ic1ic4）組成密碼檢測電路。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，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。執(zhí)行電路是由一塊555單穩(wěn)態(tài)電路（ic13），以及由t10

37、、t11組成的達(dá)林頓管構(gòu)成。若ic13的2腳輸入一高電平，則3腳輸出高電平，使t10導(dǎo)通，t11導(dǎo)通，電磁閥開啟，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)，電磁閥停止工作，以節(jié)電。其中電磁閥并聯(lián)的電容c24使為了提高電磁閥的力矩。圖3-11 鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖、執(zhí)行電路3.3.2 報警電路報警電路實現(xiàn)的功能是：當(dāng)輸入密碼的時間超過30秒（一般情況下用戶輸入不會超過），電路報警30秒，防止他人惡意開鎖。電路包含兩大部分，40秒延時和30秒報警電路。其工作原理是當(dāng)用戶開始輸入密碼時，電路開始40秒計時，超出40秒，電路開始3

38、0秒的報警。圖如下圖312所示。 圖312 報 警有人走近門時，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，一般輸入密碼的時間不會超過40秒)，ic2開始進(jìn)入延時40秒的狀態(tài)。 開始報警:當(dāng)用戶輸入

39、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(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.停止報警:當(dāng)達(dá)到了30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

40、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。3.3.3 報警次數(shù)檢測及鎖定電路若用戶操作連續(xù)失誤超過3次，電路將鎖定5分鐘。其工作原理如下：當(dāng)電路報警的次數(shù)超過3次，由ic9（74161）構(gòu)成的3位計數(shù)器將產(chǎn)生進(jìn)位，通過ic7，輸出清零信號送往74ls161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。電路圖如下圖3-13所示：圖3-13 報警次數(shù)檢測及鎖定電路3.3.4 備用電源電路為了防止停電情況的發(fā)生，本電路后備了ups電源，它包括市電供電電路，停電檢測電路，電子開關(guān)切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。其電路圖如下圖3-14所示：220v市電通過變壓器b降壓成12v的交流電,再經(jīng)過整流橋整流