帶報警器的密碼電子鎖和門鈴電路

1、電子課程設計帶報警器的密碼電子鎖和門鈴電路學院：電子信息工程學院專業(yè)、班級： 姓名： 學號：指導教師： 2014年12月31日帶報警器的密碼電子鎖和門鈴電路一、設計任務與要求1）密碼按鍵的按鈕分別為 1，2.9 個 2）若密碼正確指示燈會亮3）設計門鈴電路，按動門鈴按鈕，發(fā)生500Hz的蜂鳴器信號，并可使編碼電路清零，同時可解除報警。 4）密碼有誤碼時在按下確定鍵后自動復位，當開鎖時間超過5分鐘時,則蜂鳴器發(fā)出 1KHz 的信號報警。二、總體框圖1、總體框圖開鎖電路按鍵編碼電路報警電路控制電路門鈴電路計時電路圖2-1-12、各個模塊的功能（1）控制電路：這個模塊是整個電路的主體，用它來控制我所

2、設計的4位密碼鎖的分析功能。設計思路：為了實現(xiàn)鎖的功能，所以我在控制電路中使用比較器，讓輸入的數(shù)據(jù)與預設的數(shù)據(jù)進行比較實現(xiàn)鎖的功能。其功能為：將按鍵編碼模塊所輸入的按鍵信息進行分析，用移位寄存器實現(xiàn)時序的功能，在用比較器進行輸入與預設的比較。（2）按鍵編碼電路：這個模塊是輸入模塊，用它來進行編碼我所要輸入的數(shù)據(jù)。設計思路：將1到9這九個按鍵用BCD編碼器編成二進制數(shù)。功能：將1到9九個按鍵變成二進制數(shù)，作為比較器的輸入。并接到四輸入與非門上，探測按鍵編碼。（3）計時電路：這個模塊是為了實現(xiàn)計時功能的，用其控制報警電路。設計思路：用計數(shù)器實現(xiàn)計時功能，當密碼輸入在5分鐘還未正確時，開始報警。功能

3、：計時5分鐘，控制報警電路。（4）開鎖電路：這是整個電路的輸出端。設計思路：若密碼正確按下確定鍵后指示燈亮，同時所有的芯片進行清零；若密碼不正確指示燈不亮，同時計數(shù)器要計時并且各個清零端不起作用。（5）報警電路：在密碼錯誤和操作時間達到5分鐘以上時會產(chǎn)生報警信號，報警信號產(chǎn)生的同時使各個芯片的清零端作用。（6）門鈴電路：在按下門鈴按鍵的同時會使門鈴電路中的蜂鳴器響，并且各個芯片的復位端口復位。利用高低電平的的切換確定蜂鳴器作用與否。三、選擇器件1、移位寄存器74LS194在密碼鎖的控制電路中74LS194起到了很大的作用，通過探測按鍵的按下來控制它的移位寄存從而使每個比較器進行使能。74LS1

4、94的功能表圖3-1-1（74LS194的邏輯符號） 表3-1-1圖3-1-2（74LS194內(nèi)部原理圖）74LS194中D0D1為并行輸入端；Q0Q3為并行輸出端；SR為右移串引輸入端；SL為左移串引輸入端；S1、S0為操作模式控制端；MR為直接無條件清零端；CP為時鐘脈沖輸入端。該寄存器具有模式控制端S1、S0，當S1=1、S0=1時，同步并行輸入；當S1=0、S2=1時右移；當S1=1、S0=0時，左移；當S1=0、S0=0時，時鐘禁止。通過改變SR與SL的數(shù)值來改變串行輸入的數(shù)據(jù)。2、四位比較器74LS85在此電路中74LS85用來進行輸入密碼與預設密碼的比較從而驗證密碼的正確性。圖3

5、-2-1（74LS85的邏輯符號）74LS85的功能表表3-2-1 圖3-2-2（74LS85的內(nèi)部原理圖）74LS85為集成四位比較器，用于比較A=(A1A2A3A4)和B=(B1B2B3B4)的大小，還有級聯(lián)輸入端，通過級聯(lián)輸入端可接成8為，16為，或更高位的比較器。3、十進制計數(shù)器74LS160在報警計時的電路中74LS160起到了計數(shù)的功能，并且在輸出信號的復位功能中起到對按鍵次數(shù)進行計數(shù)，通過邏輯關系將最后的輸出端的移位寄存器實現(xiàn)清零。圖3-2-3（74LS160的邏輯符號） 74LS160的功能表表3-3-1圖3-3-1（74LS160的內(nèi)部原理圖）74LS160為4位同步可預置數(shù)

6、十進制加法器，具有異步清零端。它有數(shù)據(jù)輸入端A,B,C,D,同步置數(shù)端LOAD、異步清除端CLR和計數(shù)控制端ENT,ENP,RCO為進位輸出端。當CLR=0時異步清零，當LOAD=0、CLR=1時，CP脈沖上升沿時預設數(shù)。當LOAD=CLR=ENT=ENP=1時，電路工作在計數(shù)狀態(tài)。當計數(shù)器數(shù)值為9時，RCO輸出一個與QA端高電平部分相同寬度的高電平。四、功能模塊（一）按鍵編碼電路1、整體電路在編碼電路中我用到了編碼器74LS147和四輸入與非門。圖4-1-1為整個電路中的按鍵編碼電路。（注意：實際所用的開關應該是自動開關，圖中為了可觀性用了手動開關）圖4-1-1（按鍵編碼電路模塊）2、所用器

7、件邏輯功能1）BCD編碼器（74LS147）將1到9九個按鍵進行編碼，轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)表示。并將得到的二進制數(shù)輸入到比較器的輸入端口，作為密碼輸入。2）四輸入與非門將1到9九個按鍵轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)后，通過四輸入與非門進行按鍵的探測，若有有按鍵按下指示燈將會閃一下。3、模塊整體的功能將1到9九個按鍵進行編碼編成二進制數(shù)，將此二進制數(shù)傳入到比較器的輸入端口作為輸入的密碼。與此同時用四輸入與非門對按鍵的按下進行探測。4、仿真圖 圖4-1-2（每一次的按下輸入按鍵后有按鍵信號輸出）（二）控制電路1、整體電路 在控制電路中我用到了移位寄存器74LS194、四個比較器74LS85、兩個譯碼器74LS138、四

8、個非門、一個四輸入與非門和一個四輸入或門。通過他們的組合實現(xiàn)所需要的密碼比較關系圖4-2-1為整個電路中的控制電路圖4-2-1（控制電路模塊）2、所用到的器件的功能1）移位寄存器（74LS194）將按鍵編碼電路的輸入信號作為移位寄存器的時鐘信號，當按下按鍵時就會產(chǎn)生一個脈沖信號使移位寄存器移位。2）譯碼器（74LS138）將兩個3線8線譯碼器連接成為4線16線譯碼器，并將移位寄存器的輸出作為譯碼器的輸入。譯碼后將其通過非門作為比較器的使能信號。3）比較器（74LS85）用經(jīng)過譯碼的移位寄存信號作為各個比較器的使能信號，使比較器作用比較按下的按鍵是否與預設的密碼是否一致4）四輸入與非門四輸入與非

9、門將移位寄存器的信號集中，當移位寄存四次，即輸入四個按鍵信號后使移位寄存器清零。5）四輸入或門當每個比較器比較后，若與輸入密碼與預設密碼一致時會讓指示燈閃爍一下。通過指示燈可以知道有幾個信號正確的。3、模塊整體的功能將按鍵編碼電路的輸入信號作為移位寄存器的時鐘信號，當按下按鍵時就會產(chǎn)生一個脈沖信號使移位寄存器移位（即輸入1）。再將移位寄存器的信號進行譯碼，譯碼所得的結(jié)果作為比較器的使能信號。若第一次輸入的數(shù)據(jù)與第一個比較器中的預設密碼吻合，就會輸出高電平始指示燈亮。當輸入第二個密碼時移位寄存器中繼續(xù)移位數(shù)據(jù)1，這時譯碼信號又使第二個比較器使能，這時第二個輸入的信號就可以與第二個比較其中的預設密

10、碼進行比較。同理可得，當按鍵按下四次后，所有的比較器的比較完成。（三）計時電路1、整體電路在計時電路中我用到了計數(shù)器74LS160、數(shù)字顯示器、時鐘信號發(fā)生器、一個二輸入與非門。由他們一起組成如圖4-3-1的電路，實現(xiàn)了計時并且到達5分鐘時自動復位的功能。 圖4-3-1（計時電路模塊）2、所用到器件的功能1）計數(shù)器74LS160在此模塊中計數(shù)器起到及時的功能，計數(shù)300達到所要求的5分鐘。所以由三個74LS160計數(shù)器級聯(lián)形成300進制的計數(shù)器。2）數(shù)字顯示器這個是這個模塊中的測試顯示。觀察74LS160計時是否能達到300秒，并實現(xiàn)自動復位的功能測試。3）時鐘信號發(fā)生器為了實現(xiàn)74LS160

11、的計數(shù)功能必須要給他一個時鐘信號讓它不斷計數(shù)。4）二輸入與非門當計數(shù)達到300時，二輸入與非門的輸入端都為1，與非之后到了前兩個74LS160的清零端，實現(xiàn)清零功能3、模塊整體的功能在時鐘信號發(fā)生器的作用下74LS160開始計數(shù)。為了實現(xiàn)5分鐘的時間計時功能，我將三個74LS160計數(shù)器進行級聯(lián)實現(xiàn)300進制計數(shù)器。并在輸出端口接上二輸入與非門，當計數(shù)達到300后與非門輸出低電平使前兩個計數(shù)器進行清零。這樣就可以保證計數(shù)到達300時停止并且保持。4、仿真圖圖4-3-2（在有按鍵信息按下后開始計數(shù)）（四）報警電路1、整體電路在這個模塊中用到了蜂鳴器、三極管、非門、或門。由他們一起組成了圖4-4-

12、1的報警電路，實現(xiàn)了由開關A控制的報警電路。 圖4-4-1（報警電路模塊）2、所用到器件的功能1）蜂鳴器當時間達到5分鐘時會產(chǎn)生信號使蜂鳴器作用，起到報警提示作用2）或門或門的輸出端接到了第三個計數(shù)器的清零端，也就是當計時達到300時，或門的一個輸入端會輸入低電平，并且將按鍵A按下時另外一個或門的輸入端變?yōu)榈碗娖?，這樣就實現(xiàn)了高位（第三個）74LS160計數(shù)器清零，同時應為高位計數(shù)器的清零蜂鳴器將不會作用。3、模塊的整體功能當操作時間到達5分鐘時，二輸入與非門輸出為0，與此同時蜂鳴器的下端口變?yōu)榈碗娖剑@時蜂鳴器開始作用。為了解除報警，安置了報警解除按鍵A鍵。在報警開始的同時（此時圖中或門的一

13、個輸入端已經(jīng)為低電平），按下A鍵高位的74LS160計數(shù)器將會清零。在計數(shù)器清零的同時，二輸入與非門輸出端也會變成高電平，從而蜂鳴器的下端口也會是高電平。這樣實現(xiàn)了5分鐘報警和報警的解除。（五）開鎖電路1、整體電路在這個模塊中我用到了移位寄存器74LS194，計數(shù)器74LS160，鎖存器74LS273。由他們和一些邏輯門的結(jié)合實現(xiàn)了圖4-5-1的開鎖電路。圖4-5-1（開鎖電路模塊）2、所用器件的功能1）移位寄存器74LS194移位寄存器的時鐘信號由比較器輸出的信號控制，當有一個比較器比較之后時輸入一個四輸入或門會產(chǎn)生一個電平信號來確定移位寄存器的使能端使能。通過這個移位寄存器我們可以判斷出比

14、較后的正確的信號有幾個。2）計數(shù)器74LS160計數(shù)器在這個模塊中起到對按鍵信號計數(shù)，對上邊的移位寄存器進行清零的功能。這個計數(shù)器的時鐘端由按鍵信號和確定鍵來給予。當按鍵信息按下4次之后（密碼信息不對的情況下）再按下確定鍵會使移位寄存器和計數(shù)器同時清零。但是當所輸入的密碼是正確的移位寄存器不進行清零。3）鎖存器74LS273鎖存器在這個模塊中是對確定鍵S的信號和以移位寄存器輸出作為輸入的四輸入與門作為鎖存的對象。時鐘端由確定鍵S提供。當密碼正確并且按下確定鍵后指示燈會亮，與此同時計數(shù)器和移位寄存器清零端使能。(六)門鈴電路1、整體電路在這個電路中我用到了會產(chǎn)生500Hz蜂鳴信號的蜂鳴器。圖4-

15、6-1為總電路中的門鈴電路。圖4-6-1（門鈴電路模塊）2、模塊的整體功能當按下門鈴按鍵時會使蜂鳴器作用，并且當門鈴鍵按下時會使各個芯片的清零端使能，也就是說在門鈴按鍵按下時其他的器件都不起作用。五、總體設計電路圖（一）總體電路圖 圖5-1-1（二）電路的總體工作情況。1、首先我們要確定我們的預設密碼，在四個比較器的下邊的四個端口控制高低電平來確定我們的預設密碼。在上述電路圖中預設的密碼為1、2、3、4（有順序要求）。2、當我們按下輸入密碼的1到9九個按鍵，這個9個十進制數(shù)由譯碼器譯碼變成4為二進制數(shù)，再經(jīng)過非門進入比較器的四個輸入端口。當有按鍵按下時會有按鍵信號使移位寄存器使能，移位變成00

16、01。再由譯碼器譯碼，譯碼的信息作為比較器的使能信號。也就是在按下第一個按鍵時第一個比較器使能，比較預設值于輸入信號；在按下第二個信號時使第二個比較器使能，比較第二個比較器的預設值與輸入值。第三、第四個按鍵按下時會產(chǎn)生相同的作用。這樣就有了時序關系，不會產(chǎn)生同時比較，比較混亂的情況。3、比較器比較后輸出的信號通過一個四輸入或門，當有一個比較器的輸出端有高電平時（輸入信號與預設密碼相同）在這個四輸入或門的輸出端口會產(chǎn)生一個高電平信號。四輸入或門的輸出端連接到移位寄存器的時鐘端，這樣只要有一個比較正確的信號就會讓移位寄存器右移進入一個1。當這四個信號都正確時，移位寄存器所接的四輸入與門就會產(chǎn)生一個

17、高電平信號。再按下確定鍵后會使鎖存器鎖存住高電平信號。同時起到清零作用的計數(shù)器74LS194會將移位寄存器清零。4、當有按鍵按下后就會給計時器一個信號，使其計數(shù)。當?shù)搅?分鐘時還沒有輸入正確的密碼也沒有按下門鈴按鍵，就產(chǎn)生報警信號（即1000Hz蜂鳴器作用）。當按下報警復位按鍵后蜂鳴器不作用，并且所有模塊的數(shù)據(jù)輸出端清零。5、按下門鈴按鍵會使500Hz蜂鳴器作用，并且使各個模塊的輸出端清零，計數(shù)模塊清零，并且不進行計數(shù)（三）模塊之間的連接1、按鍵編碼電路和控制電路之間的連接兩個模塊之間加了一個四輸入與非門，這個與非門是按鍵探測的元件，當有一個按鍵按下時四輸入與非門會產(chǎn)生一個電平的變化，讓輸出端

18、的移位寄存器右移進入一個1。2、按鍵編碼電路、計時電路、報警電路三者之間的連接按鍵編碼電路所產(chǎn)生的按鍵信號作為計時電路的開始信號，當有一個按鍵按下后計時電路就開始計時。這是通過控制時鐘信號產(chǎn)生器來實現(xiàn)的。計時電路計時到達5分鐘時，在最后一個計數(shù)器74LS160輸出端接上的與門會產(chǎn)生一個高電平信號，使蜂鳴器起作用。3、控制電路與開鎖電路之間的連接在這兩個模塊之間用了一個移位寄存器連接，當比較器比較出正確的信號輸入到移位寄存器時就會產(chǎn)生一個移位時鐘信號。若四位密碼都正確就會產(chǎn)生四個移位信號。再由確定按鍵按下就是使輸入的密碼輸出，觀察輸入的密碼是否正確。4、門鈴電路、控制電路和計時電路三者之間的連接門鈴電路的按鍵信號直接與控制電路