電子鎖與門鈴電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、電子鎖及門鈴電路課程設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)利用74194做移位寄存器，實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制碼串行輸入。利用7485比較器對(duì)預(yù)設(shè)置好的密碼與輸入的密碼進(jìn)行比較。若密碼正確則開鎖電路實(shí)現(xiàn)開鎖功能；若密碼不正確，則報(bào)警。利用74161芯片設(shè)計(jì)十八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，控制報(bào)警時(shí)間為15s,停3s之后循環(huán)；同時(shí)該報(bào)警系統(tǒng)可兼作門鈴使用，利用74LS290設(shè)計(jì)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)控制門鈴的響鈴時(shí)間為10s<數(shù)字15、3、10分別通過3個(gè)數(shù)碼顯示管顯示出來(lái)。關(guān)鍵詞：電子鎖，門鈴，移位寄存器，計(jì)數(shù)器，脈沖，揚(yáng)聲器、目的1. 理解密碼電子鎖電路的基本原理；2. 了解電子門鈴的基本知識(shí)；3. 進(jìn)一步熟悉74194的工作原理；4. 熟

2、悉應(yīng)用555定時(shí)器；5. 掌握TTL門電路的用途；6. 了解數(shù)碼顯示的工作過程。、設(shè)計(jì)指標(biāo)1）設(shè)計(jì)一個(gè)電子鎖，其密碼為8位二進(jìn)制代碼，開鎖指令為串行輸 入碼。2）用8個(gè)撥碼開關(guān)設(shè)置原密碼，然后用一個(gè)撥碼開關(guān)以單步脈沖方 式輸入密碼至74194移位寄存器中，使之在比較器中與原密碼進(jìn)行比較。3）當(dāng)開鎖輸入碼與密碼一致時(shí)，鎖被打開。4）當(dāng)開鎖輸入碼與密碼不一致時(shí)，則報(bào)警。報(bào)警時(shí)間持續(xù) 15秒,停3秒后再重復(fù)出現(xiàn)5) 報(bào)警器可以兼作門鈴使用，門鈴時(shí)間為10秒6) 所有的時(shí)間數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示出來(lái)。7) 報(bào)警器與門鈴的響應(yīng)頻率通過不同頻率的振蕩電路實(shí)現(xiàn)。、原理框圖1)各模塊功能：原始密碼部分：使用8位數(shù)碼

3、開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)重新設(shè)置密碼的功能。串行輸入模塊：利用移位寄存器右移的功能實(shí)現(xiàn) 8位密碼的串行輸入。比較模塊：將密碼輸入后，與原始密碼進(jìn)行比較，如一致則Fa=b端輸出高電平，表示密碼正確，鎖被打開。若密碼不正確則Fa=b端輸出低電平，送入聲響模塊和計(jì)時(shí)模塊中進(jìn)行報(bào)警，比較模塊中接入一個(gè)開關(guān)作為密碼輸入后的確認(rèn) 鍵。聲響模塊，揚(yáng)聲器：若比較模塊送入信號(hào)，則聲響確認(rèn)送入揚(yáng)聲器中，開始 報(bào)警。計(jì)時(shí)模塊：比較模塊同時(shí)將信號(hào)送入計(jì)時(shí)模塊， 開始計(jì)時(shí)并將信號(hào)送入掃描 電路中掃描電路，數(shù)碼管：掃描電路接收信號(hào)，與計(jì)數(shù)器同步工作，連接數(shù)碼管顯示時(shí)間2）工作過程：首先設(shè)置一個(gè)原始密碼，設(shè)置結(jié)束。將密碼串行輸入，若

4、密碼一致，則鎖被 打開。若密碼輸入有誤，則發(fā)生報(bào)警，報(bào)警時(shí)間為 15秒，停3秒后重復(fù)。數(shù)碼管 同步顯示時(shí)間。密碼鎖的報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)可以用作門鈴， 輸入脈沖信號(hào)就進(jìn)行響鈴，響鈴時(shí)間 為10秒。系統(tǒng)有復(fù)位開關(guān)，復(fù)位開關(guān)閉合則電路重置。密碼輸入均以單步脈沖進(jìn)行輸入控制。四、元器件清單元器件名稱使用數(shù)量（個(gè)）1電阻(R1： 1K, R2 15K, R3: 68K, R4: 910K, R5:5K)192電源Vcc： 5V33接地54電容(C1： O.OluF, C2: 10 uF，C3: 100 uF)85基本RS觸發(fā)器168位數(shù)碼開關(guān)17三極管18電動(dòng)小馬達(dá)19鎖體110移位寄存器74LS194211

5、比較器74LS85212計(jì)數(shù)器74LS161313譯碼管74LS49214數(shù)碼顯示管215555定時(shí)器316揚(yáng)聲器117TTL非門118TTL二輸入與非門219TTL二輸入與門320TTL四輸入或非門121雙擲開個(gè)K1422開關(guān)K2223導(dǎo)線若干五、工作進(jìn)程設(shè)計(jì)74194的級(jí)聯(lián)問題，將撥碼開關(guān)接入級(jí)聯(lián)好后的74194中，用VCC供電, 再接入消抖后的單步脈沖信號(hào)，串行輸入 8位密碼。7485比較器級(jí)聯(lián)后，輸入密碼部分連入 7485輸入的A中4個(gè)引腳，撥碼開 關(guān)連入B中4個(gè)引腳，檢查引腳連接是否有誤，檢查后，經(jīng)比較器對(duì)輸入密碼進(jìn) 行測(cè)試，若輸入正確密碼則開鎖；若輸入錯(cuò)誤密碼則報(bào)警。調(diào)試后電路若可

6、以正 常運(yùn)行，則密碼輸入與比較部分工作結(jié)束。報(bào)警部分用74161計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)后用來(lái)控制循環(huán)報(bào)警時(shí)間，并通過7449譯碼管譯碼和數(shù)碼顯示管顯示所用時(shí)間。 同時(shí)并連一個(gè)555定時(shí)振蕩電路及揚(yáng)聲 器用作報(bào)警，通過各種門電路來(lái)控制實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器與該 555時(shí)基電路同時(shí)工作。門鈴部分用一個(gè) 555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路及揚(yáng)聲器來(lái)實(shí)現(xiàn)。門鈴響應(yīng)時(shí)間10s通過計(jì)數(shù)器74161來(lái)實(shí)現(xiàn)，且通過譯碼管及數(shù)碼顯示管將之顯示出來(lái)。六、各功能模塊1、原始密碼：圖18位數(shù)碼開關(guān)原始密碼用一個(gè)8位數(shù)碼開關(guān)設(shè)置。開關(guān)連接8個(gè)上拉電阻與一個(gè)VCC提供電源。開關(guān)白色部分在下表示“ 0”在上表示“1”開關(guān)可以自行任意設(shè)置密碼2、串行輸入密碼

7、1）單步脈沖及消抖要求每次用撥碼開關(guān)輸入一位密碼，且按單步脈沖把這個(gè)密碼輸入移位寄存器74194中，當(dāng)輸入完8次后，移位寄存器并行將之輸出。但是，當(dāng)手動(dòng)產(chǎn)生單 步脈沖時(shí)，出現(xiàn)的并不是理想的脈沖，而是出現(xiàn)如圖2有毛刺的脈沖。為了使結(jié) 果更加精確，本設(shè)計(jì)采用基本 RS觸發(fā)器消抖，原理如圖3所示，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)從k2打到k1時(shí)，out端由低電平到高電平，產(chǎn)生一個(gè)理想的上升沿驅(qū)動(dòng)密碼右移至移位寄存器中，實(shí)現(xiàn)串行輸入密碼的功能。2）移位寄存器74LS194CLRT21 -16J VCC右移吊£輸入?yún)[215A匸3寸14BL4壬13C匚5卜12pidE6 .11jCLK梯和審入匚7汕2 siGND

8、R93 SO圖4 74LS194功能引腳圖74LS194:4位雙向通用移位寄存器，功能引腳如圖 4,功能表見表1。A, B, C, D為并行數(shù)據(jù)輸入端，QA QB QC QD為并行數(shù)據(jù)輸出端。VCC接高 電平，GND接地，CLR為清零端（低電平有效），S1,S0與右行輸入SR左行 輸入SL共同實(shí)現(xiàn)串行輸入。本設(shè)計(jì)中接 SR S0接高電平，S1接低電平，實(shí) 現(xiàn)密碼右行穿行輸入功能，將第一級(jí) 74194的QD端接到第二級(jí)74194的SR 端，實(shí)現(xiàn)8位存儲(chǔ)功能。74194初始密碼為0,輸入數(shù)據(jù)便鎖存。因此在輸出 端應(yīng)加一個(gè)確認(rèn)開關(guān)，當(dāng)密碼輸入完畢后，閉合開關(guān)，數(shù)據(jù)送入比較器中。AHiCP01*Oil

9、碼內(nèi)or1清零03CXKXXKX0GQ0儒持1葺耳0XKKXX#a111tXK4占叫厶4£4,Jn1t1¥祗X耳V10603101r0X.KX耳x0OS0；OS1L0XrtXXK送Vf111DrX.VEKKXQ；0100kxKXKK世05表1 74LS194真值表VCC 5VJ37_Key = SpaceVCCU30CLR9112315A4BQB513CQCJ2DQDSL74LS194N11650514J11 Key = A14.CLKSRQACLR5051卜CLKhinSRAQABQBCQCDQDSL127 ,74LS194N圖5 8位二進(jìn)制碼串行輸入電路原理圖圖5實(shí)現(xiàn)8

10、位二進(jìn)制碼串行輸入，Z為脈沖開關(guān)，Space-撥碼開關(guān)，A為密碼重置開關(guān)，若密碼輸入錯(cuò)誤，可以將 A斷開再閉合重新輸入3、7485比較器7485比較器：4位幅值比較器.數(shù)值比較器對(duì)兩個(gè)位數(shù)相同的二進(jìn)制整數(shù)進(jìn)行數(shù)值比較并判定其大小關(guān)系。利用多片四位數(shù)值比較器的比較輸入，ia >b, ia=b和ia vb,可以很方便地連接成更多位的數(shù)值比較器，只要 將低位芯片的輸出作為高位數(shù)值比較器的比較輸入即可。圖6是用兩片7485實(shí)現(xiàn)8位數(shù)值比較器邏輯電路圖，表 2為1位數(shù)值比較器真值表。當(dāng)高4位 數(shù)值比較器輸入相等a7a6a5a4=b7b6b5b4時(shí)，8位數(shù)值比較器的輸出由低 4 位數(shù)值比較器輸出決定

11、。當(dāng)高 4位數(shù)值比較器輸入不相等時(shí)，8位數(shù)值比較 器的輸出與低4位數(shù)值比較器輸出無(wú)關(guān)。按圖示級(jí)聯(lián)方式，可以組成更多位 數(shù)值比較器。FAv BFA> BFA = B001B7 A7 B6 A6 B5 A5 B4 A4B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0輸入輸出ABFA> BFAvB F A=B00001010101010011001表2 1位數(shù)值比較器真值表圖7為實(shí)現(xiàn)數(shù)碼開關(guān)與輸入密碼后比較器的原理圖。圖中， J為密碼輸入確認(rèn)開關(guān)，X1為開鎖電路，確認(rèn)密碼正確后開鎖電路中小電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)開鎖。當(dāng)開鎖密碼正確時(shí)，與門驅(qū)動(dòng)報(bào)警。4142434、開鎖電路開鎖電路原理圖見圖 &

12、當(dāng)端口 1處為高電平時(shí)晶體管飽和導(dǎo)通，繼電器吸合，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)小馬達(dá)運(yùn)作，電子鎖打開；反之，端口1處為低電平時(shí),晶體管截止，繼電器不能吸合，馬達(dá)不運(yùn)作。5、報(bào)警部分由于要求報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警時(shí)間為15s，該時(shí)間需用數(shù)碼管顯示出來(lái)，并且要求停3s后循環(huán)報(bào)警，所以利用兩片74161芯片采用異步清 零法設(shè)計(jì)成十八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的脈沖由555定時(shí)器制成的秒脈沖 來(lái)驅(qū)動(dòng)。1) 7416174161的功能：74161是4位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器。表 3、圖9分 別是它的邏輯功能表和引腳圖，其中 皿是異步清零端，LD是預(yù)置數(shù)控 制端,A、B、C、D是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端，EP和ET是計(jì)數(shù)使能端，RCO =ET? Q? Q

13、? Q? CD是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)提供了方便。清零預(yù)置使能時(shí)¥預(yù)置數(shù)據(jù)輸入輸出R)LDPTCPABC DAQBCQQLXX<XXXXXL-LLHLX< TABC DABCDHH<XXXXX保持HHXXXXXX保持HH1 TXXXX計(jì)數(shù)表3 74161的功能表121675144-43512674LS741171089R)CPABCDEPGNDVccRCOQAQBQCQDETLD圖9集成計(jì)數(shù)器74161引腳圖2）數(shù)碼管：七段數(shù)字顯示器原理：七段數(shù)字顯示器就是將七個(gè)發(fā)光二極管 （加小數(shù)點(diǎn)為 八個(gè)）按一定的方式排列起來(lái)，七段 a、b、c、d、e、f、

14、g （小數(shù)點(diǎn)DP各對(duì)應(yīng) 一個(gè)發(fā)光二極管，利用不同發(fā)光段的組合，顯示不同的阿拉伯?dāng)?shù)字。MooI.PI DCIMOd圖10七段數(shù)字顯示器原理J6Key = XU10U4U6V1占">*60 Hz 冃八V12610RCOQAQBQCQD74LS161NCLRLOADENTRCOENPCLKAQABQBCQCDQD74LS161N15141312111514131211U14A74LS08N33U2A>=174LS32DU3A74LS08N30U22A一&74LS08NU29 VCCbUZer 口U15A1314U12AU11A74LS32DU8A74LS08N274LS

15、08N74IS08NU13A1974LS04DKey = NHEX_DIG_RED200 HzU47AU18AU25A2.U21A74LS08N74LS04DJ27A4074LS04DU19AU20A-"74LS04D U26A74LS04DCQC1311U23A 74LS08NU16ENTRCOENP74LS04D-D74LS04DU24A7,LS08NU28A74LS32N3CLRLOADCLK74LS161NU17A2274LS08N圖11為數(shù)碼顯示部分電路圖其中，CLKB沖輸入端提供一個(gè)1HZ電壓為5V的脈沖方波。2片74161級(jí) 聯(lián)作為數(shù)碼顯示的15秒脈沖，再連入1片741

16、61做3秒脈沖。再用與門，或門, 非門連接入CLK做循環(huán)。3秒脈沖74161的QA端與第一級(jí)74161的QA端并聯(lián)送 入信號(hào)給報(bào)警電路，使報(bào)警電路與數(shù)碼管同步工。3）報(bào)警電路利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)周期為1s的振蕩電路來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，電路原理圖見圖12,并且4端用一個(gè)可由計(jì)數(shù)器控制的與門控制，使得報(bào)警時(shí)間為15s圖126門鈴部分門鈴部分原理與報(bào)警部分類似,M為脈沖開關(guān)，原理圖如圖13圖13七、調(diào)試及總結(jié)1、調(diào)試首先要保證連線正確，掌握連線順序。通常是先短線，后長(zhǎng)線，或先連不易 連接的線，使已經(jīng)連接好的線不影響下一步的布線。 特別注意連好各集成器件的 地線和電源線，否則會(huì)損壞器件。因此在實(shí)驗(yàn)板上接好各

17、器件的地線和電源線， 并用萬(wàn)用表測(cè)量，以保證電源的地線和電源線暢通無(wú)阻。電路連接完成后用萬(wàn)用表檢查各個(gè)界限是否正確。要防止錯(cuò)線，漏線，接觸不良等現(xiàn)象。對(duì)于集成電路中不用的出入端，必須接到一個(gè)無(wú)效電平上去。各器件的輸入 端在理論中懸空是表示接高電平，但是實(shí)際的邏輯器件如果輸入端本該接高電平 而沒接，可能會(huì)導(dǎo)致元件的工作不穩(wěn)定。 在實(shí)際聯(lián)電路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)接觸不好等情 況。這是由于面包板的質(zhì)量和連線時(shí)線頭裸露部分沒有完好的接觸面包板的銅片 造成的。燈不亮，極有可能正負(fù)極接反，調(diào)整過來(lái)。高低電平區(qū)分不出，應(yīng)仔細(xì) 檢查。最后，也存在芯片壞的，那就需要自己判斷，比如非門進(jìn)1出0。完成搭接工作后，做一次系統(tǒng)檢

18、查，如果各個(gè)部分連線正確，方可接通電源， 進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試時(shí)應(yīng)先對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，子系統(tǒng)調(diào)試成功后，在進(jìn)行子系統(tǒng)之 間的連接，然后進(jìn)行總調(diào)試。2、總結(jié)1）工作中遇到的問題： 問題：輸入正確密碼并確認(rèn)后并不能開鎖。解決辦法：重新檢查74194的級(jí)聯(lián)，輸入端口的高低電平接入情況。 問題：數(shù)碼顯示15秒時(shí)間不準(zhǔn)確解決辦法：調(diào)整方波脈沖 問題：報(bào)警系統(tǒng)不循環(huán)工作解決辦法：系統(tǒng)加入TTL門電路組合，使系統(tǒng)構(gòu)成循環(huán)裝置 問題：輸入密碼時(shí)報(bào)警器與指示燈同時(shí)工作解決辦法：比較器后加一個(gè)確認(rèn)開關(guān)，使密碼鎖存不輸出。確認(rèn)鍵閉合時(shí)才輸出2）心得體會(huì)：在本次課程設(shè)計(jì)中，使我充分了解了數(shù)字電子在實(shí)際中的應(yīng)用， 各元器件的 工作原理及過程。讓我認(rèn)識(shí)到自己對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)知識(shí)的缺乏，鍛煉了我的實(shí)踐能力。所謂“態(tài)度決定一切”，于是偶然又必然地收獲了諸多，概而言之，大約以 下幾點(diǎn)一、溫故而知新。課程設(shè)計(jì)發(fā)端之始，思緒全無(wú)，舉步維艱，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理， 遇到