聲控密碼電子鎖電路設計[1]..

1、河南科技學院新科學院2013屆本科畢業(yè)論文（設 計）倒薩 論聲控密碼電鎖電路設計學生姓名：馬秉旭 所在系別：電氣工程系 所學專業(yè)：電氣工程及其自動化 導師姓名：洪源 完成時間：_聲控密碼電子鎖電路設計摘要采用邏輯門電路設計電子密碼鎖，闡述了其工作原理，給出了具體的電路原理圖。該密碼鎖具有密碼預置功能，保密性強，誤碼報警，并且報警時間可以設定，同時用數(shù)碼管顯示出報警時間。密碼正確時驅動繼電器控制開鎖指示燈，誤碼時報警信號由蜂鳴器發(fā)出，聲音為間歇式鳴笛。采用自行設計的5V穩(wěn)壓電源供電，具有耗電省等特點。使用時用戶必須按下確認按鈕后方可知用戶輸入的密碼是否與預置密碼一致，當密碼正確時密碼鎖可以被打開

2、，點亮綠色二極管亮代表密碼正確，鎖可以打開。密碼不正確時按下確認按鈕，紅色二極管被點亮，同時蜂鳴器鳴笛十秒，數(shù)碼管顯示十秒倒計時；倒計時結束時，數(shù)碼管顯示00，對其產(chǎn)生的編碼信號經(jīng)門電路處理后轉化為低電平信號，傳給秒脈沖電路控制端，使其停止工作，從而脈沖驅動的蜂鳴器也停止報警。關鍵詞： 電子密碼鎖，數(shù)字電路，預置密碼，誤碼報警Voice electronic cipher lock circuit designAbstract The logic gate circuit design electronic trick lock, expounds its working principle,

3、 give a specific circuit principle diagram. This combination lock has password preset functions, secrecy is strong, error alarm, and alarm time can set, and with a digital alarm time tubes to display. When the correct password is driving relay control the lock indicator light, error alarm signal whe

4、n a voice for the buzzer, intermittent whistling. Self-designed 5 V voltage power supply, has the power saving, etc. When using the user must be on the confirm button that behind the password of user input and preset password, whether consistent when the correct password combination lock can be open

5、 when, light green light represents the correct password, diode can open the lock. Password is not correct press confirm button, red diode to light, and ten seconds, sirens buzzer digital pipe display ten seconds to countdown; The end of the countdown, digital pipe display, to produce a signal gate

6、after processing the code into low level signals to the second pulse, the control circuit, make its stop work and pulse of driver buzzer also stopped the police.Keywords: electronic trick lock,Digital circuit,Preset password,Error alarm目 錄1.前言11.1 聲控電子鎖的應用與發(fā)展11.2設計任務12.1方案比較12.2方案論證42.3方案選擇53單元模塊電路設

7、計53.1序列脈沖檢測電路設計53.2 取樣及放大整形電路設計113.2.1 時基電路NE555123.3延時及脈沖產(chǎn)生電路設計143.3.1雙時基電路NE556153.4開鎖次數(shù)檢測及報警電路153.4.1計數(shù)器74161163.5開鎖電路設計174調試電路1841調試要點1842電路調試19結論19致謝20參考文獻20外文資料的中文譯文20附錄251.前言1.1 聲控電子鎖的應用與發(fā)展隨著電子科學技術的發(fā)展，20世紀70年代，隨著微電子技術的應用，出現(xiàn)了磁控鎖、聲控鎖、超聲波鎖、紅外線鎖、電磁波鎖、電子卡片鎖、指紋鎖、眼球鎖、遙控鎖等。這些鎖具有機械結構所無法比擬的高保密性能。目前，鎖還可

8、在特定的系統(tǒng)中、按設定的邏輯關系實現(xiàn)系統(tǒng)的程序控制。1.2設計任務 聲控電子鎖是利用掌聲的節(jié)奏開鎖，代碼檢測電路是系統(tǒng)的主要部分。是設計一個由掌聲的節(jié)奏（序列脈沖）控制的電子鎖，序列脈沖由4位0、1代碼構成（代碼可自行設定）。當掌聲產(chǎn)生的序列脈沖包含有自行設定的代碼1101，使電路輸出一個高電平，推動執(zhí)行機構動作把門打開。執(zhí)行結果由LED發(fā)光二極管指示。輸入一次開鎖信號未將門打開，可重復三次，否則，啟動音響報警電路并自鎖。2.系統(tǒng)總體方案設計2.1方案比較方案一: 傳聲器放大整形電路10秒單穩(wěn)延時電路及脈沖產(chǎn)生電路計數(shù)器2計數(shù)器3計數(shù)器4計數(shù)器1計數(shù)器5138譯碼器非門與門開鎖驅動電路開鎖模擬

9、指示電路報警器時鐘脈沖指示電路計數(shù)器6圖1. 基于門電路原理框圖方案原理：掌聲通過傳聲器轉化為電信號，此電信號為負相脈沖信號，為尖波。電信號通過放大整形電路轉化為正脈沖信號。脈沖信號分別送到四個計數(shù)器中，同時脈沖信號輸入10秒延時電路中，觸發(fā)電路延時，同時觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路輸出周期為1秒的脈沖信號，脈沖信號的高、低由指示電路顯示。將脈沖信號送到計數(shù)器5中，將計數(shù)結果送到38譯碼器中，譯碼器輸出Y1、Y2、Y3、Y4分別接在計數(shù)器的功能端，且分別選通計數(shù)器。 由于計數(shù)器由譯碼器選通，因此在拍掌的時候也要注意時間的把握，計數(shù)器在高電平時選通，因此在38譯碼器的輸出端分別接上非門，脈沖信號計數(shù)器在每個

10、脈沖上升時候計數(shù)一次，同時選通4個并聯(lián)計數(shù)器中的一個，所以要脈沖信號為高電平后拍掌，由電路可以知道，必須先拍掌啟動開鎖電路，然后再按照正確的開鎖密碼開鎖。當拍掌信號轉化為電信號為1101時，計數(shù)器1計數(shù)器4的Q1分別1101，計數(shù)器3輸出通過非門再與其他計數(shù)器輸出相與得到一個高電平，即開鎖電平。開鎖電平驅動開鎖電路和開鎖指示電路。計數(shù)器6主要計數(shù)開鎖次數(shù)，當開鎖次數(shù)超過限定次數(shù)啟動報警電路，同時報警信號送到放大整形電路，使放大整形電路不工作，即自鎖。方案二： 聲音采集電路放大電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器多諧振蕩器報警電路圖2 基于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器原理框圖方案原理：采用壓電陶瓷片采集聲音信號，經(jīng)三極管C9013

11、反向放大后觸發(fā)一個NE555芯片構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，驅動蜂鳴器和發(fā)光二極管工作，發(fā)光二極管和蜂鳴器兩端用穩(wěn)壓管使電壓穩(wěn)定方案三： 傳聲器放大整形電路1101檢測 電路 開鎖模擬指示電路10秒單穩(wěn)延時電路及脈沖產(chǎn)生電路時鐘脈沖指示電路報警器開鎖驅動 電路計數(shù)器（開鎖次數(shù)檢測圖3. 基于檢測電路原理框圖方案原理：由原理框圖可見，該電子線路以脈沖數(shù)字電路為主體，兼有音頻放大部分。圖中，傳聲器是將一個聲音信號轉換成一個負相尖脈沖，經(jīng)過三級管放大后觸發(fā)NE555產(chǎn)生一個正脈沖信號，相當于對信號的整形。正脈沖分兩路信號分別送到檢測電路和NE556。NE556內部由兩個NE555構成，一個做10秒單穩(wěn)態(tài)延時電

12、路另一個做脈沖信號產(chǎn)生電路。由放大整形后得到的脈沖信號經(jīng)過反相送到延時電路，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路延時，延時電路產(chǎn)生的正脈沖沖信號觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生時鐘脈沖送到檢測電路，為檢測電路提供一個時鐘脈沖。當輸入信號的信號不能使檢測電路啟動開鎖驅動電路時，必須經(jīng)過聲音信號再次觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)延時，延時電路產(chǎn)生的正脈沖送到計數(shù)器，通過計數(shù)可以知道開鎖次數(shù)，當開鎖次數(shù)超過限定次數(shù)時，觸發(fā)報警電路報警，同時信號觸發(fā)信號送到放大整形電路中，鎖定放大電路，從而達到自鎖的功能。設計中的核心部分是檢測電路，從1101序列脈沖作為開鎖命令，進一步說明電子線路工作原理和開鎖過程。第一聲掌聲是使脈沖檢測電路進入一個工作周期的啟動信號

13、。它使10秒單穩(wěn)延時電路輸出一個高電平，開啟了時鐘脈沖產(chǎn)生電路，并輸出7個周期為1秒的方波，1101序列脈沖檢測電路開始對輸入信號進行識別。若在一連串的掌聲中出現(xiàn)了“啪!啪!義!啪!”的節(jié)律時，意即輸入信號中包含有1101序列脈沖，則檢測電路有一個高電平輸出高電平。此即開鎖信號，繼電器吸合，使開門電機運轉，門被打開。時序邏輯電路要求輸入信號x脈沖與時鐘脈沖同步，即對拍手時機提出要求。由于檢測電路所用JK觸發(fā)器是在時鐘脈沖下降沿出現(xiàn)時，發(fā)生狀態(tài)轉換，因此，當時鐘脈沖高電平快要結束前拍掌，則x為1;拍掌太遲或不拍掌，則輸入信號被當作00。為了滿足時序電路這種同步工作的需要，掌握好拍掌時機，電路中設

14、計了時鐘脈沖指示電路。它由兩個不同顏色的光二極管（黃、紅）來指示時鐘脈沖高、低電平，當高電平時黃色發(fā)光二極管亮，表示時鐘脈沖處在高電位，此時拍掌，X輸入為1信號;不拍掌或在黃光熄滅以后再拍掌，輸入x為0信號。從以上分析智能聲控電子鎖的工作原理中可以看出:拍掌太慢或太快，開不了鎖;拍掌節(jié)律不符，開不了鎖;不掌握開鎖電路周期性，亦開不了鎖。因此對于不懂使用方法，不知道拍掌特定節(jié)律的不速之客，亂拍手掌是絕對打不開鎖的。當開鎖次數(shù)超過限定次數(shù)是報警電路觸發(fā)同時電路自鎖增加了電路電子鎖的安全性。2.2方案論證方案一：當?shù)谝粋€掌聲啟動開鎖電路后，啟動10秒延時電路進一步啟動時鐘脈沖產(chǎn)生電路整個電路開始工作

15、。在時鐘脈沖下 依次選通計數(shù)器1計數(shù)器4，在同步時鐘脈沖下如果掌聲信號輸入為1101，則計數(shù)器1計數(shù)器4的Q1端輸出依次為1101，計數(shù)器三的輸出經(jīng)過非門變低，四路信號經(jīng)過與門輸出為高電平，驅動開鎖驅動電路工作，門打開。如果在同步時鐘脈沖下接收的掌聲信號不為1101，那么最后與門輸出為低，開門電路不工作。開門次數(shù)通過一個計數(shù)器計數(shù)，當超過開門次數(shù)電路驅動報警電路報警，且同時送出一個自鎖信號到放大整形電路，是整個電路自鎖，在報警后在可將計數(shù)器復位，則解除自鎖。因此只有把握開門時間以及拍掌毫億兆時節(jié)奏，才能使門打開，否則電路報警且自鎖。方案二：由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是低電平觸發(fā)，時間比較短暫，報警不明顯

16、，不易覺察，而且沒有設置掌聲信號檢測電路，電路不嚴謹，不予采用；方案三：當?shù)谝粋€掌聲輸入電路經(jīng)過放大整形后送到JK觸發(fā)器，同時啟動10秒延時電路工作，延時電路進一步啟動時鐘脈沖產(chǎn)生電路，JK觸發(fā)器是脈沖觸發(fā)所以輸入信號要在觸發(fā)信號之前輸入。當輸入掌聲信號為1101時，JK觸發(fā)器經(jīng)過一系列的狀態(tài)轉變，最后輸入一個高電平，即開鎖電平，驅動開鎖驅動電路工作，門打開。當輸入掌聲信號不為1101時，JK觸發(fā)器狀態(tài)變化結果輸出電平為低，即不能使門打開。經(jīng)過計數(shù)器判斷開門次數(shù)，當開門次數(shù)超過限定時，電路報警且信號返回到放大整形電路中使電路自鎖，整個電路的安全性得到了保證。電路還設置了復位功能，使電路從新工作

17、。2.3方案選擇通過論證兩種方案雖然實現(xiàn)過程不同，但是都能夠實現(xiàn)設計要求的功能。通過框圖我們可以看出方案一的電路結構明顯比方案三的復雜，特別是在檢測電路的設計中，方案一用了四個計數(shù)器。從成本考慮，方案一和方案三在實現(xiàn)同一個電路功能的時候，方案一明顯比方案三的成本高得多。從具體制作考慮，方案一過于電路過于復雜，電路元件重復較多，方案二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是低電平觸發(fā)，時間比較短暫，報警不明顯，不易覺察，而且沒有設置掌聲信號檢測電路，電路不嚴謹，不予采用。因此雖然三個方案都能實現(xiàn)功能，但方案二的可行性更高。在次，方案一在每次開鎖的時候都必須先拍掌一次來啟動整個系統(tǒng)，相比之下方案三檢測與啟動同步，設計方面比

18、方案一更加巧妙，比方案二更嚴謹。因此我們選擇方案三。3單元模塊電路設計3.1序列脈沖檢測電路設計序列脈沖檢測電路是智能聲控電子鎖的“大腦，是判斷開門與否的電路。該部分電路的設計工作，是整個電子線路的設計重點，要分好幾個步驟才能完成。(一)設計狀態(tài)轉換圖1.用遞推設定法設計相應狀態(tài)及電路狀態(tài)轉換主鏈，如圖4所示，圖中各狀態(tài)的排列次序為輸入/輸出(X/Y)，以下同。S00S1S2S3S41/01/00/01/1圖4. 1101序列脈沖檢測電路狀態(tài)轉換主鏈圖其設計思路是:設電路初始狀態(tài)為S0。從初始伏態(tài)出發(fā)，依照輸入X為1101的順序，每輸入一個X，便設定了一個相應的電路狀態(tài)，就有S1、S2、S3、

19、S4四個狀態(tài)。用箭頭把S0到S4五個狀態(tài)順序連接，并標注對應的轉換條件(X/Y)，形成了狀態(tài)轉換主鏈圖。在S3狀態(tài)下，再輸入1脈沖后，檢測電路已檢測到1101的序列脈沖，則電路輸出Y為1，同時電路應轉換到S4狀態(tài)。2.用映射比較法確定狀態(tài)轉換分支：上面所說的狀態(tài)轉換主鏈，是假設輸入信號(用X表示)按照欲檢測脈沖序列的組合順序逐個輸入，電路狀態(tài)作相應的轉換而組成的一條狀態(tài)轉換主鏈。但是在某一個狀態(tài)下也可能輸入的是另一個邏輯量，使得狀態(tài)轉換出現(xiàn)分支；此狀態(tài)轉換分支離開轉換主鏈后，我們用映射比較法判定狀態(tài)轉換分支的轉換方向。例如，在主鏈中S2的狀態(tài)下，輸入一個X，即為1邏輯值，則已輸入脈沖序列為11

20、1，將111與欲檢測脈沖序列1101的前三位110作比較，不符;將111的后兩位11與1101的前兩位作比較，兩者都是11，即映射比較結果，有兩位相符(n=2)，因此，該狀態(tài)轉移分支從S2狀態(tài)出發(fā)，仍轉回到S2狀態(tài)。再如，在S4狀態(tài)下，輸入脈沖為1，此時已輸入脈沖序列是11011。將其后四位1011與欲檢測脈沖序列1101全四位相比較，不符;將其后三位011與1101前三位相比較，不符;將其后兩位11與1101的前兩位作比較，兩者均為11，相符合位為(n=2)，則此狀態(tài)轉換分支應轉回到S2狀態(tài)。當然，在S4狀態(tài)下，亦可輸入0脈沖，此時已輸入脈沖為11010序列。將此脈沖序列的后四位、后三位、后

21、兩位及末位與1101脈沖序列的全四位、前三位、前兩位及首位作對應比較，結果無相符合位(即n =0)，則該分支應轉回到S0狀態(tài)。依此類推，可以把離開狀態(tài)轉換主鏈的所有狀態(tài)轉換分支的轉移方向全部確定，然后逐一標注到狀態(tài)轉換主鏈圖中去，并注明相應的轉換條件，便得到一幅完整的1101序列脈沖檢測電路的狀態(tài)轉換圖。如圖5所示：0/0S0S1S2S31/01/00/0S41/10/01/00/01/00/0圖5 1101序列脈沖檢測電路狀態(tài)轉換圖 (二)簡化狀態(tài)轉換圖比較一下圖5中的S1和S4兩個狀態(tài)就會發(fā)現(xiàn)，兩個狀態(tài)是相互等效的。因為從S1狀態(tài)出發(fā)的兩條狀態(tài)轉換路徑的轉換條件(0/0, 1/0)及所到達

22、的目標狀態(tài)(S0,S2)與從S4出發(fā)的兩條狀態(tài)轉換路徑的轉換條件(0/0,1/0)及所到達的目標狀態(tài)(S0,S2)是對應一致的。既然S1與S4狀態(tài)等效，則在狀態(tài)轉換圖中就可以把S4合并到S1狀態(tài)去，S4狀態(tài)則刪去，使狀態(tài)轉換圖得到簡化。在狀態(tài)轉換簡圖中，原從S4出發(fā)的兩條狀態(tài)轉換路徑被吸收，而從S3指向S4的一條狀態(tài)轉換路徑，改向為S1。簡化后的1101序列脈沖檢測電路狀態(tài)轉換圖如圖6所示：0/0S0S1S2S31/01/00/00/01/00/01/1圖6 1101序列脈沖檢測電路狀態(tài)轉換簡圖(三)列狀態(tài)表根據(jù)狀態(tài)轉換簡圖，可列出狀態(tài)表，如表1所示。表1 狀態(tài)表 XS 0 1 S/YS0S1

23、S2S3S0/0 S1/0S0/0 S2/0S3/0 S2/0S0/0 S1/1 (四)列狀態(tài)編碼表 因為1101序列脈沖檢測電路的狀態(tài)轉換簡圖中只用S0到S3共四個狀態(tài)，所以該檢測電路可用兩只JK觸發(fā)器產(chǎn)生的兩位二進制碼來表示四個狀態(tài)。其狀態(tài)編碼表，如表2所列。表2 狀態(tài)編碼表SQ1 Q0S00 0S10 1S21 0S31 1 (五)列編碼后的狀態(tài)表編碼后的狀態(tài)表如表3所列：表3 編碼后的狀態(tài)表S X01Q1nQ0nQ1n+1Q0n+1YQ1n+1Q0n+1Y0 00 0 00 1 00 10 0 01 0 01 01 1 01 0 01 10 0 00 1 1 (六)列J, K端激勵表根

24、據(jù)JK觸發(fā)器的特征方程及編碼后的狀態(tài)表，列出各觸發(fā)器J, K端的激勵表，如表4所列：表4 觸發(fā)器激勵表 由表4知J、K的觸發(fā)器狀態(tài)轉換的激勵條件，如表5所示。表5 JK觸發(fā)器狀態(tài)轉換的激勵條件 (七)用卡洛圖求Y及各J, K的邏輯函數(shù)式圖7 卡洛圖組合邏輯電路中用兩輸入與非門，并希望所用與非門最少，故由卡洛圖(圖7)簡化得下列邏輯函數(shù)式: ；本實驗采用74LS76型雙JK觸發(fā)器，其引腳排列如圖8所示，其真值表見表6。它采用主從型結構，是下降邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器， 即在CP脈沖下降沿（“10”）觸發(fā)翻轉。觸發(fā)器的次態(tài)取決于它的狀態(tài)方程，可見它具有置1、置0、保持和翻轉四種功能。圖8 74LS76

25、引腳圖 J-K觸發(fā)器：74LS76是帶有置位和清零的雙JK觸發(fā)器，每個觸發(fā)器都有一個單獨清零置“1”輸入端，有Q互補輸出。為下降沿觸發(fā)型JK觸發(fā)器。表6 74LS76的真值表 通過上面的分析得出的邏輯函數(shù)式連接出正確的JK觸發(fā)器接線圖如9所示圖9 74LS76實現(xiàn)檢測接線圖通過上面的介紹我們可以知道當輸入X信號依次為1101時，在電路圖最右邊的元件的3腳輸出一個高電平，否則輸出一個低電平。其中CP脈沖為整個電路提供一個時鐘信號，延時信號主要是在每一次開鎖后是JK觸發(fā)器復位。3.2 取樣及放大整形電路設計取樣實際上就是將一個聲音信號轉化成一個電信號，用一個簡單的電阻串聯(lián)話筒既可后成，當然這樣的電

26、信號無法再數(shù)字電路中使數(shù)字電路實現(xiàn)功能，因此必須經(jīng)過放大整形，電路如圖10所示。圖10 取樣及放大整形電路 當一個掌聲拍響后，話筒接收到聲音信號，話筒導通，則產(chǎn)生一個負相尖脈沖經(jīng)過電容C6送到三極管的基極，經(jīng)過三極管將聲音脈沖信號放大，送到NE555的2腳，觸發(fā)NE555產(chǎn)生一個正脈沖信號，脈沖寬度由R3、C3確定。從而達到將聲音信號取樣、放大整形的目的。同是還可以將聲音信號延時，防止聲音信號時間短而導致聲音信號和JK觸發(fā)器不能同步的困擾。 其中異或門輸入端為+VCC和自鎖信號，當電路正常工作時異或門輸出為高，當電路報警時自鎖信號為高異或門輸出為低NE555不工作，從而達到電路自鎖的目的。3.

27、2.1 時基電路NE555在這里NE555的作用起到了整形及延時的目的。其實NE555在大學電路的學習中是一個并不陌生的元件，在數(shù)字電路的學習中，應用也十分廣泛。由其可構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、自激多諧振蕩器以及施密特觸發(fā)器等在數(shù)字電路中都有十分廣泛的應用，在電冰箱保護電路設計中要求斷電延時，我們首先想到的就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時功能。為更好的了解整個電路的功能，在這里我們先將NE555的功能以及構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器做簡單的介紹：NE555：時基電路555是一種用途較廣的精密定時器，可用來發(fā)生脈沖、作方波發(fā)生器、自激振蕩器、定時電路、延時電路、脈寬調制電路、脈寬缺少指示電路、監(jiān)視電路等。其工作電壓為518

28、V，常用1015V，最大輸出電流200mA，可驅動功率開關管、繼電器、發(fā)光管、指示燈，做振蕩器時，最高頻率可達300kHz。NE555的元件圖如11所示 圖11 NE555的元件圖管腳功能介紹： 1腳為地； 2腳為觸發(fā)輸入端；3腳為輸出端，輸出的電平狀態(tài)受觸發(fā)器控制，而觸發(fā)器受上比較器6腳和下比較器2腳的控制。當觸發(fā)器接受上比較器A1從R腳輸入的高電平時，觸發(fā)器被置于復位狀態(tài)，3腳輸出低電平；當觸發(fā)器接受下比較器A1從S腳輸入的高電平時，觸發(fā)器被置于復位狀態(tài)，3腳輸出高電平；2腳和6腳是互補的，2腳只對低電平起作用，高電平對它不起作用，即電壓小于1Ucc/3，此時3腳輸出高電平。6腳為閾值端，

29、只對高電平起作用，低電平對它不起作用，即輸入電壓大于2 Ucc/3，稱高觸發(fā)端，3腳輸出低電平，但有一個先決條件，即2腳電位必須大于1Ucc/3時才有效。3腳在高電位接近電源電壓Ucc，輸出電流最大可打200mA。4腳是復位端，當4腳電位小于0.4V時，不管2、6腳狀態(tài)如何，輸出端3腳都輸出低電平。5腳是控制端。7腳稱放電端，與3腳輸出同步，輸出電平一致，但7腳并不輸出電流，所以3腳稱為實高（或低）、7腳稱為虛高。8腳接電源電壓Vcc單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字電路中應用也是比較多的。通過上面NE555的介紹我們已經(jīng)基本了解了其元件內部結構。如圖12：圖12 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路工作原理：當電

30、路通電時，位于7腳的三極管截止，+Vcc通過R5對C5進行充電，當C5上的電壓大于2/3Vcc時，內部比較器翻轉，輸出低電平， RS觸發(fā)器復位，輸出端為低，則三極管導通，電容迅速放電，輸出端為低保持不變。如果負跳變觸發(fā)脈沖由2輸入，當電壓值下降到1/3Vcc時，同相比較器翻轉，輸出低電平，RS觸發(fā)器置位，輸出端為高且三極管截止，電源通過R5再次向C5充電，重復上述過程，輸出高電平的脈沖寬度為1.1RC。波形比較如圖13所示：圖13 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路波形圖3.3延時及脈沖產(chǎn)生電路設計在設計之初我們有兩個NE555分別實現(xiàn)延時和產(chǎn)生脈沖?？紤]靠成本我們選用雙時基電路NE556實現(xiàn)延時和脈沖產(chǎn)生，電路

31、如圖14所示： 圖14 延時及脈沖產(chǎn)生電路NE556由兩個獨立的NE555夠成，每個NE555與上面介紹的相同。在NE556的左邊夠成一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，延時10秒，即一個開鎖周期。原理與上面NE555相同，這里就不做介紹。在NE556的右邊夠成一個多諧振蕩器，且由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路觸發(fā)。在電路中產(chǎn)生周期為1秒的脈沖信號，為JK觸發(fā)器提供時鐘信號。觸發(fā)信號后面接兩個發(fā)光二極管是為了指示電路高、低電平，當脈沖為高電平時，LED3發(fā)光，反之，則LDE2發(fā)光。指示電路在指示何時拍掌時極其重要，過快或過慢夠不能打開電子鎖，因此加上指示電路是十分必要的。3.3.1雙時基電路NE556NE556相當于是NE5

32、55的延伸。雙時基NE556組成的雙時基延時計數(shù)脈沖產(chǎn)生電路，有單穩(wěn)態(tài)延時電路和計數(shù)脈沖產(chǎn)生電路2部分組成，如圖所示。巧妙的電路組合，在電路設計時節(jié)約器件。其功能管腳如圖15 所示：圖15 NE556的管腳圖3.4開鎖次數(shù)檢測及報警電路電路中設計一個開鎖檢測次數(shù)電路為電路起到一個保險的作用，當數(shù)次開鎖失敗后通過次數(shù)檢測后可以自鎖電路以及報警，為整個電子鎖的安全性提供了保證。對于次數(shù)檢測電路的設計很簡單一，直接有一個計數(shù)器可以完成次數(shù)檢測，在這里我們選用計數(shù)器74161，其具體電路設計如圖16所示：圖16 開鎖次數(shù)檢測及報警電路當74161的RD、LD、EP、ET分別為高時，當2腳CP脈沖端有脈

33、沖信號時，在每個脈沖的上升沿時開始計數(shù)1。圖中電路的2腳CP脈沖為10秒延時電路的輸出正脈沖，通過計數(shù)器計數(shù)，由Q1、Q2、Q3、Q4輸出相應的正脈沖次數(shù)，Q4為最高位，由每次開鎖都要使10秒延時電路產(chǎn)生一個延時脈沖，且脈沖寬度約為一個開鎖周期。在電路設計為最后多可以開4次，由電路輸出可知：當?shù)谝淮?、第二次、直到第五次，Q4、Q3、Q2、Q1分別為0001、0010、0011、0100、0101，由此可知當?shù)?次開鎖時Q3、Q1同時為1，經(jīng)過與門輸出電平為高，三極管導通，報警電路報警。與門的第3腳經(jīng)過一個非門為低送到放大整形電路使電路自鎖，增加電路的安全性。我們在74161上加了一個復位電路，

34、當電路報警后，將開關閉合，RD=0與門輸出為低，電路解除自鎖。3.4.1計數(shù)器74161目前，集成計數(shù)器在一些簡單小型數(shù)字系統(tǒng)中被廣泛應用，因為他們具有體積小、功耗低、功能靈活等優(yōu)點。集成計數(shù)器的類型很多，如74161、74LS193、74LS290等若干集成計數(shù)器產(chǎn)品。集成計數(shù)器74161的引腳圖如17所示：圖17 74161的引腳圖 74161是4位二進制同步加計數(shù)器。其中RD為異步清零端，LD是預置數(shù)控制端，A、B、C、D是預置數(shù)輸入端，EP和ET是計數(shù)使能端，RCO是進位輸出端，它的設置為多片集成計數(shù)器的級聯(lián)提供了方便。 74161的功能如下：步清零：當RD=0時，不管其他輸入端的狀態(tài)

35、如何，計數(shù)器輸出將被直接置零，稱為異步清零。步并行預置數(shù)：當RD=1的條件下，當LD=0、且有時鐘脈沖CP的上升沿作用時，A、B、C、D輸入端的數(shù)據(jù)分別被Q1、Q2、Q3、Q4所接收。由于這個置數(shù)操作要與CP上升沿同步，且AD的數(shù)據(jù)要同時置入計數(shù)器，稱為同步并行置數(shù)。持：在RD=LD=1的條件下，當ET*EP=0，即兩個計數(shù)使能中有0時，不管有沒有CP脈沖作用，計數(shù)器都將保持原有狀態(tài)不變。需要說明的是，當ET=1、EP=0時進位輸出RCO也保持不變，而當ET=0時，不管EP狀態(tài)如何，進位輸出RCO=0。計數(shù)：當 RD=LD=EP=ET=1時，74161處于計數(shù)狀態(tài)。3.5開鎖電路設計通過一系列

36、的環(huán)節(jié)，當輸出掌聲信號與檢測電路相同時，檢測電路輸出的高電平可以驅動開鎖電路，具體電路設計如圖18所示： 圖 18 開鎖電路 開鎖信號為高電平，則LED1點亮，作為開鎖指示。K1迅速吸合，開門電機運轉，門打開。在繼電器回路中設置R1、C2的目的是為了減小繼電器自身功耗，它是利用繼電器維持電流小于吸合電流的這基本原理沒汁而成的。當開鎖信號由低電平突變?yōu)楦唠娖綍r，由于電容C2兩端的電壓不能突變，因此較強的充電電流流經(jīng)繼電器的線包，使K1迅速動作吸合。吸合后繼電器線包中維持電流由電阻R1提供，使K1仍能保持吸合。采取這種措施后，不僅有效的減小繼電器的自身功耗，也有利于12V基準電壓的穩(wěn)定。若取消R1

37、和C2，當開鎖信號電平由低電位突變?yōu)楦唠娢粫r，因負載電流增大，12V輸出電壓就會明顯下降，使保護器工作不穩(wěn)定。電路中還有一個相當重要的部分即直流穩(wěn)壓電源。220V的電壓經(jīng)過T1變壓后，再經(jīng)過IN4001以及電容整流、濾波后輸出一個穩(wěn)定的直流電壓，為整個電路中大量的數(shù)字器件提供一個可靠的直流電壓，是電路實現(xiàn)預想的功能。4調試電路41調試要點(1)調試時鐘脈沖發(fā)生器，使輸出方波周期Top在1-2s之間。(2) 10 s單穩(wěn)延時時間TW27Top(3)信號單穩(wěn)延時時間TW1 (0.5-0.7) Top(4)電容C10為防止高頻自激而設計，調試時不宜取得過大。(5)調試時:Cp、X、Q0、Q1、 Y的

38、波形如圖19所示。 圖19 在CP脈沖下的波形圖42電路調試由上面的調試分析可以知道，電路調節(jié)主要是調節(jié)整個電路能夠同步實現(xiàn)功能。使電路通電，將NE556右邊的NE555使能端接高電平，通過對電容、電阻的調節(jié)使脈沖產(chǎn)生電路的周期為1秒，結果可通過頻率計測得。然后通過調節(jié)NE556左邊的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路使電路延時間為TW2 =1.1RC=7秒。由上面的波形電路圖可知道，需要調節(jié)NE555輸入信號延時電路延時為TW1 =0.7秒，同理調節(jié)NE555的外接電容、電阻使其延時間達到要求。 通過調節(jié)，輸入正確的掌聲信號后看是否能夠將電子鎖打，如果能打開說明開鎖功能正常，如果不能打開則再次檢查延時電路和脈沖

39、電路是否達到調節(jié)要點中的要求，若達到再檢查接線等。當在正確的輸入信號輸入將鎖打開的情況下，在輸入5次錯誤信號，在第5次的時候看電路是否報警且自鎖，如果能閉合開關K2，再次輸入正確信號，觀察電路能否正常工作，如果不能仔細檢查接線，直到電路實現(xiàn)功能即可投入使用。結論這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學習中激勵我繼續(xù)進步。不積跬步何以至千里，本設計能夠順利的完成，也歸功于我的導師洪老師的認真負責，使我能夠很好的掌握

40、和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。正是有了他的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向新科學院的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來的辛勤栽培。 我的論文題目是聲控密碼電子鎖電路設計，這個題目與我們的日常生活非常接近，接到題目我便開始是搜集資料。在洪老師的指點下，通過各種渠道開始準備工作通過網(wǎng)絡、圖書館搜集相關學術論文、核心期刊、書籍等。通過一個月的深入學習，搜集了一大堆與畢業(yè)設計相關的資料，在洪老師的指導下，我了解到一些相關的知識，并將這些內容列成提綱，便于以后查詢，以減少后期工作量。接下來，我開始對所搜集的資料進行整理、分析研究，并制作了課題研究的方案，開題報告完成之后隨即

41、進入緊張而有序的寫作之中。根據(jù)取其精華，去其糟粕的原則，我撰寫了初稿，并加入了自己新穎的見解，在此期間，我也多次與洪老師進行交流，聽取老師好的建議，積極采納。老師將初稿修改后及時反饋給我，看了之后才發(fā)現(xiàn)論文中的論文漏洞很多，特別是論文的格式，而且內容有所欠缺，我發(fā)現(xiàn)，要干好一件事并非那么簡單，但也不是很難，敷衍了事是萬萬不可的，對待任何事情都要認真去思考，用思想來完成任務。于是我又重新去查閱文獻進行論文的修改。 一篇優(yōu)秀的論文不是寫出來的，而是修改出來的，這需要的是耐心，還要用心。越是不懂的東西才要去學，在學習的過程中你會收獲很多，其中一點就是互相學習是最好的學習途徑，在此期間，我與同組的同學

42、也進行了論文的交流學習，在學習之后我也發(fā)現(xiàn)自己身上的不足之處，并積極改正，是我的論文更加的完善，這也是我在完成論文之后體會到的。致謝首先感謝洪源老師的指導。在設計和論文寫作工程中，我始終得到老師的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了提高。最后，感謝所有給予我關心支持的老師和同學。還有感謝我們新科學院給我們創(chuàng)造這樣的一個機會和平臺，在這期間，我認真思考、細心揣摩，對自己的設計不斷的修改完善，這樣既培養(yǎng)了我的獨立思考的能力，又培養(yǎng)了我的實際動手能力。參考文獻1 實用電子電路（數(shù)字電路分冊）編寫組編。實用電子電路手冊（數(shù)字電路分冊）。北京：高等教育出版社，19922 梁宗善編.電

43、子技術基礎課程設計.武漢：華中理工大學出版社，1995.3 曲學基等 常用電子電器電路600例 電子工業(yè)出版社 1995.84 翁飛兵等 電子技術實踐教程 國防科技大學出版社 2003.65 謝自美 電子線路設計.實驗.測試 電子工業(yè)出版社6 張憲 王春嫻 電子元器件的選擇與測試問答 化工業(yè)出版社 .2005 外文資料的中文譯文數(shù)字電路介紹數(shù)字電路定義：用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術運算和邏輯運算的電路成為數(shù)字電路，或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路。數(shù)字邏輯電路分類（按功能分）：1 組合邏輯電路 簡稱組合電路，它由最基本的邏輯門電路組合而成。特點是：輸出值只與

44、當時的輸入值有關，即輸出唯一地當時的輸入值決定。電路沒有記憶功能，輸出狀態(tài)隨著輸入狀態(tài)的變化而變化，類似于電阻型電路，如加法器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器等都屬于此類。2 時序邏輯電路簡稱時序電路，它是由最基本的邏輯門電路加上反饋邏輯回路（輸出到輸入）或器件組合而成的電路，與組合電路最本質的區(qū)別在于時序電路具有記憶功能。時序電路的特點是：輸出不僅取決于當時的輸入值，而且還與電路過去的狀態(tài)有關。它類似于含儲能原件的電感或電容的電路，如觸發(fā)器、鎖存器、計數(shù)器、移位寄存器、儲存器等電路都是時序電路的典型器件。數(shù)字電路的特點：1同時具有算術運算和邏輯運算功能數(shù)字電路是以二進制邏輯代數(shù)為數(shù)學的基礎，使用

45、二進制數(shù)字信號，既能進行算術運算又能方便地進行邏輯運算（與、或、非、判斷、比較、處理等），因此極其適合于運算、比較、儲存、傳輸、控制、決策、等應用。2實現(xiàn)簡單，系統(tǒng)可靠以二進制作為基礎的數(shù)字邏輯電路，簡單可靠，準確性高。3集成度高，功能實現(xiàn)容易集成度高，體積小，功耗低是數(shù)字電路突出的優(yōu)點之一。電路的設計、維修、維護靈活方便，隨著集成電路技術的告訴發(fā)展，數(shù)字邏輯電路的集成度越來越高，集成電路塊的功能隨著小規(guī)模集成電路（SSI）、中規(guī)模集成電路（MSI）、大規(guī)模集成電路（LSI）、超大規(guī)模集成電路（VLSI）的發(fā)展也用一些標準的集成電路塊連接而成。對于非標準的特殊電路還還可以使用可編程序邏輯陣列電

46、路，通過編程的方法實現(xiàn)任意的邏輯功能。數(shù)字電路的應用：數(shù)字電路與數(shù)字電子技術廣泛的應用于電視、雷達、通信、電子計算機、自動控制、航天等科學技術各個領域。集成電路的發(fā)展：從20實際60年代開始，集成電路的發(fā)展經(jīng)歷了小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模的發(fā)展階段，下載正向規(guī)模更大的集成電路發(fā)展。到2000年，半導體動態(tài)隨機貯存將達10位比，相當于每個芯片上10個元器件，電路實際規(guī)則將縮小0.1微米。6070年代，技術焦點是成熟電路的集成化。19701985年，技術發(fā)展的中心是微處理器和貯存器。1985年以后技術研究的熱點是專用集成電路。進入大規(guī)模集成電路以后，設計技術的進步，特別是計算機輔助設計的發(fā)展

47、起著越來越重要的作用。自1958年第一塊集成電路問世后，1960年首批集成電路在美國出現(xiàn)。這屬于小規(guī)模集成電路。由于工藝條件的限制，開始的集成電路大多是混合型的。這屬于小規(guī)模集成電路。由于工藝條件的限制，開始的集成電路大多是混合型的，即綜合了集成工藝和分離電子元件工藝。第一臺集成電路計算機含有587塊集成電路。隨著集成電路工藝的改進和發(fā)展，到1964年集成電路的價格已經(jīng)低于分離元件等有效電路的價格。通用計算機集成化的時代終于來臨了。到60年代末，美國發(fā)展集成工藝所達到的水平已經(jīng)可以用大規(guī)模集成電路來制造專用計算機。1969年自動化公司制成機載計算機S200的樣機，它的中央處理器有24塊大規(guī)模集

48、成電路做成，每一塊包含142到1050個晶體管。到70年代，已經(jīng)可以把一電子計算機的中央處理不見集成在一個硅片上，誕生了集成的未處理器和微處理機。它不僅給工藝界帶來了變革，也影響了整個人類的生活。1977年，超大規(guī)模集成電路工藝取得突破性進展，一片硅片上已經(jīng)可以容納1萬以上的晶體管，16K位和64K位的存貯器生產(chǎn)出來。1985年英特爾公司推出的80386微處理器，集成度達到27萬個晶體管。到90年代，多芯片集成方式在美國提出，對解決集成電路的規(guī)模有極大的益處。To introduce digital circuitDefinition digital circuit:With the comp

49、letion of the digital signal for digital arithmetic and logic operations of computing circuits known as digital circuits, or digital systems. Because of its logic operations and processing logic, therefore, also known as digital logic circuits.Classification of digital logic circuits (according to 1

50、, the combination of logic) Referred to as the combination of circuit, which is the most basic logic gate combination. Characterized by: the output value and only then enter the value, that is, the only output from the input output status of a state of change, similar to the resistance of the circui

51、t ,such as the adder, decoder, encoder, date selector and so on, 2, sequential logic circuitsReferred to as the timing circuit, which is the most basic logic gates together with the logic of the feedback loop (output to the input) device or a combination of the circuit, with the combination of the n

52、ature of the circuits timing circuit is characterized by: not only depend on the output value of the input, but also with the state circuit in the past. It is similar to the energy storage device with the inductor or capacitor circuit, such as flip-flops, latches, counters, shift register, memory ci

53、rcuits, and so are the typical timing circuit devices.Digital circuit characteristics:1. At the same time with arithmetic operations and functions of logic operationDigital logic circuits based on binary math to algebra basis for the use of binary digital, not only for arithmetic operations and can

54、easily carry out logic operations (and, or, non-judge, compared to deal with, and so on) and therefore extremely suitable for operations, compared with, storage, transmission, control, decision-making applications.2. Simple, reliable systemOn the basic of binary digital logic circuits, simple and reli