電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子密碼鎖

1、題目 電子密碼鎖 班級(jí) 13*班 學(xué)號(hào) 201310310* 姓名 * 指導(dǎo) 王* 時(shí)間 2015.6 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)姓名*_ 班級(jí) 13*班_ 指導(dǎo)老師王*老師_設(shè)計(jì)課題： 電子密碼鎖設(shè)計(jì)任務(wù)與要求查找一個(gè)感興趣的電工電子技術(shù)應(yīng)用電路，要求電子元件超過(guò)3050個(gè)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(gè)部分組成，并用方框圖對(duì)它進(jìn)行整體描述；2、 對(duì)電路的每個(gè)部分分別進(jìn)行單獨(dú)說(shuō)明，畫(huà)出對(duì)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(jiǎn)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(jí)名稱(chēng)、學(xué)號(hào)、姓名等信息；4、 對(duì)整體電路原理進(jìn)行完整功能描述；5、 列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；設(shè)計(jì)步驟1、 查閱相關(guān)資料，開(kāi)始撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；2、 先給出總體方案并對(duì)工作原理進(jìn)行大致的說(shuō)明；3、 依次對(duì)各部分分別給出單元電路，并進(jìn)行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計(jì)算、功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說(shuō)明；4、 列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；5、 總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說(shuō)明；6、列出設(shè)計(jì)中所涉及的所有參考文獻(xiàn)資料。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)字?jǐn)?shù)不得少于3000字。參考文獻(xiàn)1數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，伍時(shí)和主編，清華大學(xué)出版社2一種電子密碼鎖的實(shí)現(xiàn)，楊茂濤 主編，福建電腦20043數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第二版），王硫銀主編，高等教育出

3、版社4555時(shí)基電路原理、設(shè)計(jì)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(shuō)明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12、 密碼輸入和修改電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23、 密碼檢測(cè)電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. . . .34、 開(kāi)鎖，執(zhí)行電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45、 報(bào)警電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56、 總體電路原理相關(guān)說(shuō)明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67、 總體電路原理圖. . . . . . .

5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78、 元件清單. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89、 參考文獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .910、設(shè)計(jì)心得體會(huì). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . . . . . . . . . . .101、總體方案與原理說(shuō)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(kāi)關(guān)組輸入鎖存電路密碼存儲(chǔ)電路開(kāi)鎖控制電路機(jī)械動(dòng)作構(gòu)件5秒定時(shí)電路20秒定時(shí)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?yàn)橥ｋ娫斐傻拿艽a鎖電路失效，使用戶(hù)免遭麻煩。密碼鎖電路包含：鍵盤(pán)輸入、密碼修改、密碼檢測(cè)、開(kāi)鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)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(kāi)關(guān)K1K9是用戶(hù)的輸入密碼的鍵盤(pán)，其開(kāi)關(guān)值分別有數(shù)字1到9控制，

7、用戶(hù)可以通過(guò)數(shù)字鍵盤(pán)1到9輸入密碼，開(kāi)關(guān)兩端的電容是為了提高開(kāi)關(guān)速度。 密碼修改電路由雙刀雙擲開(kāi)關(guān)S1S4組成（如上圖）, 它是利用開(kāi)關(guān)切換的原理實(shí)現(xiàn)密碼的修改。當(dāng)輸入密碼和開(kāi)關(guān)預(yù)置密碼相同時(shí)，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(dòng)上面開(kāi)關(guān)即可。在實(shí)際仿真中，我們分別采用了兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，其原理一樣均是通過(guò)檢測(cè)輸入與預(yù)置密碼一致使得電路接地端導(dǎo)通，否則便無(wú)法導(dǎo)通，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。3、密碼檢測(cè)電路圖3 密碼檢測(cè)電路密碼檢測(cè)電路是由兩塊74LS112（雙JK觸發(fā)器，包含IC1IC4）組成密碼檢測(cè)電路。開(kāi)始工作時(shí)，電路先自動(dòng)將IC1IC4清零，由報(bào)警電路送來(lái)的清

8、零信號(hào)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(shí)現(xiàn)清零。由于IC1處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)用戶(hù)按下第一個(gè)正確的密碼后，CLK端出現(xiàn)了一個(gè)負(fù)的下降沿，IC1計(jì)數(shù)，Q端輸出為高電平，用戶(hù)依次按下有效的密碼，IC2IC3也依次輸出高電平，送入與門(mén)IC5，使其輸出開(kāi)鎖的高電平信號(hào)送往IC13的2腳，執(zhí)行電路動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖。其中IC6的一口端口接密碼鎖定電路。當(dāng)輸入密碼三次錯(cuò)誤，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)鎖定信號(hào)輸入IC6中，使得IC6的輸出始終為低電平，從而無(wú)法產(chǎn)生正確的開(kāi)鎖信號(hào)，此時(shí)，密碼輸入無(wú)效，直到鎖定解除方可再次輸入密碼。4、開(kāi)鎖，執(zhí)行電路圖4 開(kāi)鎖，執(zhí)行電路 首先，左端是一個(gè)5

9、55定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)電路，其功能是接受輸入來(lái)的正確開(kāi)鎖信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)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(gè)下降沿產(chǎn)生出發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)密碼檢測(cè)端沒(méi)有正確的開(kāi)鎖電平（高電平）產(chǎn)生時(shí)，傳送過(guò)來(lái)的低電平信號(hào)經(jīng)一個(gè)與非門(mén)產(chǎn)生高電平信號(hào)輸入到555定時(shí)器中，當(dāng)傳送過(guò)來(lái)的是一個(gè)開(kāi)鎖電平（高電平）時(shí)，其經(jīng)過(guò)與非門(mén)產(chǎn)生低電平輸出，進(jìn)入到555定時(shí)器中，產(chǎn)生下降沿觸發(fā)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)輸出高電平到執(zhí)行電路中去。 執(zhí)行電路中的開(kāi)鎖動(dòng)作由一個(gè)發(fā)光二極管代替，開(kāi)鎖信號(hào)（高電平）傳送到T10時(shí)，T10集電極上接的D5（綠色發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開(kāi)門(mén)，20秒后，555電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，時(shí)間計(jì)算主要是基于單穩(wěn)態(tài)

10、觸發(fā)器中對(duì)電容的充電放電實(shí)現(xiàn)的，其參數(shù)計(jì)算如下：T=RCln(Vcc-0) /（Vcc-2/3Vcc）=1.1RC=1.1*1*20=20s5、報(bào)警電路圖5 報(bào)警電路 報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)輸入密碼的時(shí)間超過(guò)5秒（一般情況下用戶(hù)輸入不會(huì)超過(guò)），電路報(bào)警20秒，防止他人惡意開(kāi)鎖。電路包含兩大部分，25秒延時(shí)和5秒延時(shí)電路。其工作原理是當(dāng)用戶(hù)開(kāi)始輸入密碼時(shí)，電路開(kāi)始25秒計(jì)時(shí)，超出5秒，電路開(kāi)始20秒的報(bào)警。上圖中IC10以及IC11為555集成定時(shí)器，圖中參數(shù)需要調(diào)整為相應(yīng)時(shí)間的定時(shí)。有人走近門(mén)時(shí)，觸摸了TP端(TP端固定在鍵盤(pán)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(guò)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(kāi)始通過(guò)R14充電(充電時(shí)間是40秒,此時(shí)為用戶(hù)輸入密碼的時(shí)間，即用戶(hù)輸入密碼的時(shí)間不能超過(guò)40秒，否則電路就開(kāi)始報(bào)警, 由于用戶(hù)經(jīng)常輸入密碼，而且知道密碼，一般輸入密碼的時(shí)間不會(huì)超過(guò)40秒)，IC2開(kāi)始進(jìn)入延時(shí)40秒的狀態(tài)。 時(shí)間參數(shù)計(jì)算：T=1.1RC=1.1*1*39=40s 開(kāi)始報(bào)警:當(dāng)用戶(hù)輸入的密碼不正確或輸入密碼的時(shí)間超過(guò)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

12、時(shí)(即40秒延時(shí)結(jié)束時(shí)候),3腳變成高電位(延時(shí)時(shí)是低電平),通過(guò)R15使(R15的作用是為了限制T7的導(dǎo)通電流防止電流過(guò)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(bào)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(shí)現(xiàn)報(bào)警。 停止報(bào)警:當(dāng)達(dá)到了80秒的報(bào)警時(shí)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(bào)警；或者用戶(hù)輸入的密碼正確，則有開(kāi)鎖電路中的T10集電極輸出清除報(bào)警信號(hào)，送至T12（PNP），T12導(dǎo)通，強(qiáng)制使T7基極至低電位，解

13、除報(bào)警信號(hào)。6、總體電路原理相關(guān)說(shuō)明原理說(shuō)明分析：當(dāng)按下報(bào)警電路的TP端開(kāi)關(guān)使其輸入一個(gè)低電平信號(hào)，通過(guò)555定時(shí)器輸出一個(gè)清零信號(hào)到密碼檢測(cè)電路的清零信號(hào)，清零信號(hào)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(kāi)始工作，輸入密碼。首先手動(dòng)輸入密碼，當(dāng)用戶(hù)輸入的密碼不正確或輸入密碼的時(shí)間超過(guò)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(shí)(即40秒延時(shí)結(jié)束時(shí)候),3腳變成高電位(延時(shí)時(shí)是低電平),通過(guò)R15使(R15的作用是為了限制T7的導(dǎo)通電流防止電流過(guò)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(dāng)前處于報(bào)警狀態(tài),T8也隨之而導(dǎo)通,使蜂鳴器發(fā)聲。當(dāng)達(dá)到了80秒的報(bào)警時(shí)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(bào)警；或者用戶(hù)輸入的密碼正確，則有開(kāi)鎖電路中的T10集電極輸出清除報(bào)警信號(hào)，送至T12（PNP），T12導(dǎo)通，強(qiáng)制使T7基極至低電位，解除報(bào)警信號(hào)。當(dāng)輸入密碼正確時(shí)，依次觸發(fā)74112輸出高電平，送入與門(mén)IC5，使其輸出開(kāi)鎖的高電平信號(hào)送往IC13的2腳，執(zhí)行電路動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)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(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)，同時(shí)T10集電極上接的D5（綠色發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開(kāi)門(mén)，20秒后，555電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，停止工作。當(dāng)電路報(bào)警的次數(shù)即輸入密碼錯(cuò)誤超過(guò)3次，由IC9（74161）構(gòu)成的3位計(jì)數(shù)器將產(chǎn)生進(jìn)位，通過(guò)IC7，輸出清零信號(hào)送往74161的清零端，以實(shí)現(xiàn)重新計(jì)數(shù)。經(jīng)過(guò)IC8（與門(mén)），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(jì)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(kāi)鎖，到鎖定的目的。7、總體電路原理圖8、元件清單元件名稱(chēng)型號(hào)、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(shí)器5555開(kāi)關(guān)8開(kāi)關(guān)9參考文獻(xiàn)1數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，伍時(shí)和主編，清華大學(xué)出版社2一種電子密碼鎖的實(shí)現(xiàn)，楊茂濤 主編，福建電腦20043數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第二版），王硫銀主編，高等教育出版社4555時(shí)基電路原理、設(shè)計(jì)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(jì)，李明喜 主編， 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)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(shī)白華成英主編，高等教育出版社9電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試（第三版），謝自美主編，華中科技大學(xué)出版社設(shè)計(jì)心得體會(huì)以上是我本次課程設(shè)計(jì)的成果電子密碼鎖電路，經(jīng)過(guò)各種查閱，多次修改和調(diào)試，最終得到了一個(gè)理論上可靠，實(shí)用的設(shè)計(jì)。在此次課程設(shè)計(jì)中，我結(jié)合了我們的電工實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在課余時(shí)間查閱了各類(lèi)電子類(lèi)書(shū)籍。既鍛煉了我的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，又進(jìn)一步鞏固了本學(xué)期學(xué)習(xí)的電工類(lèi)知識(shí)。是我對(duì)邏輯門(mén)電路，各種基本集成芯片都有了進(jìn)一步的理解。由簡(jiǎn)單的抽象理解到實(shí)際認(rèn)識(shí)。密碼鎖的設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)分析、設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)的邏輯功能設(shè)計(jì)出滿(mǎn)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(shí)和所用半導(dǎo)體器件的電氣特性。通過(guò)這次實(shí)訓(xùn)，我覺(jué)得學(xué)習(xí)像數(shù)電這樣實(shí)用的知識(shí)，不僅要掌握書(shū)本上的基本內(nèi)容，要求熟悉個(gè)芯片個(gè)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(diǎn)，學(xué)會(huì)取舍、汲取精華，并要能夠聯(lián)系實(shí)際，這樣才能找到最優(yōu)設(shè)計(jì)，達(dá)到事半功倍的效果。實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐，才能使自己不被社會(huì)淘汰。在實(shí)際電路的調(diào)試過(guò)程中，我們遇到了很多問(wèn)題， 這使得我們不得不通過(guò)多種途徑來(lái)解決，增強(qiáng)了我們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，圖書(shū)館等途徑來(lái)查詢(xún)資料自主解決問(wèn)題的能力。對(duì)于查閱資料仍無(wú)法解決的問(wèn)題，我們通過(guò)與同學(xué)討論，詢(xún)問(wèn)老師等途徑解決了我們面臨的困難和問(wèn)題。通過(guò)這兩周的課程設(shè)計(jì)，我們小組成員都有