利用双D触发器设计一个电子密码开关1Word文档下载推荐.docx
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2.1CD4017芯片1
2.1.1CD4017的引脚图....................................................................................................1
2.1.2CD4017的功能介绍3
2.1.3CD4017的定时波形图3
2.2CD4013芯片3
2.2.1CD4013的引脚功能和真值表3
2.2.2CD4013的连线和波形图4
2.3单向晶闸管5
2.3.1单向晶闸管的结构和符号5
2.3.2单向晶闸管的伏安特性5
2.4555多谐振荡器7
2.4.1多谐振荡器的引脚功能图7
2.4.2多谐振荡器的工作原理7
2.5模拟声响电路9
2.5.1模拟声响电路图及原理9
2.6完整密码开关电路............................................................................................................9
2.6.1密码开关电路图及原理............................................................................................9
3.总结11
4.致谢12
5.参考文献13
1绪论
1.1课题描述
随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为全社会问题。
电子密码锁由于其自身的优势，越来越受到人们的青睐，但是目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机用分离元件实现的，其成本较高且可靠性得不到保证，本文利用集成芯片CD4017和CD4013以及555多谐振荡器设计的一种新型的电子密码锁——含有触发器的电密码锁。
本课程设计充分利用了十进制计数器——CD4017的计数功能，双D触发器——4013的计数并锁存功能，能产生除基波外还含有极丰富的高次谐波的555多谐振荡器。
该电子密码锁体积小、功耗低、价格便宜、安全可靠，维护和升级十分方便，应用前景毋庸置疑。
1.2基本工作原理及框图
本课程设计电子密码开关由自动充电电路、脉冲产生电路、密码输入电路、延迟电路、密码检测电路、执行回路。
其基本工作原理：
充电回路接通后晶闸管导通，使脉冲产生电路工作，产生的脉冲信号送给密码开关电路。
基本工作原理框图如图1.1所示。
图1.1基本工作原理框图
2相关芯片及硬件电路设计
2.1CD4017芯片
2.1.1CD4017引脚图
CD4017引脚图
●
CD4017内部结构图
2.1.2CD4017的引脚功能介绍
CD4017引脚功能:
芯片有10个译码输出Q0～Q9;
MR为清零端,CP0和～CPl是2个时钟输入端,三个输出端的控制.0Y1Y2Y。
每个译码输出一般处于低电平,且在时钟脉冲由低到高的上升沿输出高电平;
每个高电平输出维持1个时钟周期;
每输入10个时钟脉冲,输出一个进位脉冲,因而进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号.在清零输入端（R）加高电平或正脉冲时,只有输出端Q0为高电平,其余各输出端都为低电平"
0"
。
CD4017是常用的coms十进制计数器芯片，常用在各种数字电路中的记数脉冲等功能电路中，应用十分的广泛。
2.1.3CD4017的定时波形图
CD4017定时波形
当“时钟禁止”和“复位”端为低电平时，内部计数器在每个时钟信号的正跳变时向前计数一次。
在任何给定的时间上，十个译码输出端中有九个是低电平，剩下的那个输出端为高电平。
各输出端与时钟信号同步，按顺序变为高电平，且每个被选中的输出端保持高电平的时间为一个完整的，就能把D端的数据传输到输出端时钟周期。
2.2CD4013芯片。
2.2.1CD4013的引脚功能和真值表
在时钟CP信号上升沿触发下，就能把D端的数据传输到输出端，输入端无CP信号时，D端信号对触发器不起作用。
RD,CD为置位端，
当RD=0,CD=1时,输出为0，
当RD=1,CD=0时，输出为1，
当RD=0,CD=0时，输出端状态随D而定，且发生在CP的上升沿。
CD4013引脚功能和真值表
2.2.2CD4013的连线和波形
由图（b）可看出，输出端的状态都发生在脉冲的上升沿。
2.3单向晶闸管
2.3.1单向晶闸管的结构和符号
由图可见，它是一种PNPN四层半导体器件，由3个PN结，其中控制级是从P型硅层上引出，供触发晶闸管用。
晶闸管一旦导通，即使撤掉正向触发信号，仍能维持通态。
欲使晶闸管关断，必须使正向电流低于维持电流，或施以反向电压强迫其关断。
2.3.2单向晶闸管的伏安特性
晶闸管的伏安特性曲线是指在一定的iG条件下它的阳极电流iA与管压降uAK之间的关系曲线，iA与uAK之间的函数关系可表为
iA＝
其函数曲线如图7.4所示。
反向特性
前已述及，晶闸管在反向接法时是不会导通的。
它的反向特性与普通二极管的反向特性类似，并且与控制极电流无关。
由于uAK<
0，所以自阴极至阳极会有一个很小的反向漏电流。
但是当∣uAK∣很大时，晶闸管也会发生反向击穿。
图中的标量UBR称为晶闸管的反向击穿电压。
一般的商品器件。
其UBR值可高达几百伏以上。
使用中要防止作用在晶闸管上的实际反向电压幅度接近UBR值，以避免被反向击穿而烧毁。
正向特性
晶闸管的正向特性可以分成两部分来讨论。
（1）正向导通特性
图中AB曲线段反映晶闸管的正向导通特性。
这是指晶闸管已经导通之后其iA与uAK之间的关系。
这部分特性与普通二极管的正向特性类似，其正常工作时的正向导通压降大约有1伏左右。
回路中电源的大部分电压都降落在负载上，因此，iA的大小事实上是由电源和负载决定的（参看图7.3电路）。
由于是已经导通之后的特性，所以这部分特性与控制极电流iG无关。
（2）正向阻断—触发特性
图中OC曲线段、OC′等曲线段反映晶闸管的“正向阻断—触发特性”。
显然，这部分特性与控制极电流iG有关。
OC曲线段表明，当iG＝0（一般是控制极G开路）时，一开始随着加在晶闸管上的正向电压uAK的逐渐增大（例如调节图7.3电路中的电源电压u），晶闸管并不导通，始终处于正向阻断状态，只有一个很小的正向漏电流iA通过晶闸管。
但是当外电源使uAK大到一定程度（一般可达几百伏以上）时，iA会突然增大以至使晶闸管立即由阻断状态跳变到导通状态，工作特性也由OC段跳变到AB段。
同时，晶闸管的管压降uAK也由这个最大正向阻断电压值（UBOM）跳变为导通压降（1伏左右），电源的其余电压则降落在负载上（以图7.3电路为例）。
至于晶闸管的工作状态具体是处于AB段的哪一个点上，则由外电路决定。
图中的UBOM称为晶闸管的正向阻断峰值电压或最大正向转折电压。
这个特性说明，为了防止晶闸管不受控制地自行导通，回路中电源电压u的正向幅度不可接近UBOM值。
OC′曲线段则表明，当控制极电流iG为大于零的某值时，只要uAK达到小于UBOM的某值（U′BO）时，晶闸管就会被提前触发导通。
U′BO称为这个iG条件下的转折电压。
如果继续增大iG的幅值，晶闸管的转折电压会继续减小，如图所示。
举例来说，如果一个晶闸管在iG＝0时需要uAK达到1000伏（UBOM）才能自行导通的话，那么当iG＝10mA时，可能uAK只需达到6伏，晶闸管便会被触发导通。
此时它的转折电压就是6伏。
2.4555多谐振荡器
2.4.1555多谐振荡器的引脚功能图
555多谢振荡器引脚功能图
2.4.2555多谐振荡器的工作原理
2.5模拟声响电路
2.5.1模拟声响电路图及原理
模拟声响电路图
将图7中A振荡器的输出U01接到B振荡器的电压控制端，即5脚Vc0，如图9所示。
则振荡器A输出高电平时，振荡器B的振荡频率较低；
当A输出低电平时，B的振荡频率高，从而使B振荡器的输出端产生两种频率的信号。
3脚U02所接的扬声器发出“嘟、嘟……”的类似救护车的双频间歇响声。
2.6完整密码开关电路
2.6.1密码开关电路图及原理
密码开关电路图
其中，BL就是由555多谐振荡器和扬声器组成，当它工作时，就会发出报警声。
S1~S10为按钮开关，而S1~S6为伪码开关，S7~S10为密码开关，故该电路的密码是7890。
密码输入电路中的R2,R3组成延迟电路，其目的主要是使IC1的输出电平滞后于按动密码开关时出现，以保证IC2,IC3双D触发器可靠的翻转。
除此之外，R2,R3还有消除开关抖动的作用。
延时报警电路的工作过程是：
当S1闭合时，该电路开始工作，此时，电源通过R1和RP1向C1充电，当充电电压达到VD3的击穿电压时，VD3导通并触发晶闸管VS1导通，报警信号发出，同时，继电器K2也得工作，其常闭触点K2_1断开，切断密码控置电路IC1,IC2的电源，将导致无法开锁。
开门时应先闭合S1，接通电源，此时，报警延时电路得电，开始延时报警计时，设定该电路的目的在于要求输入的密码必须在规定的时间内完成。
与此同时，IC1也得电并复位，其Q0端输出高电平。
按动开关S7~S9中的任何一个，每按动一个相当于给IC1输入一个计数脉冲，其输出端就会就会依次出现高电平，该高电平使功率开关——TWH8778导通，继电器得电工作，其触点K1_1闭合，电控锁得电打开。
此时关闭S1，切断电源完成一次开锁过程。
如果盗贼来开锁，由于不知密码而试开，此时，即使关闭开关S1,由于开锁时间超过延时报警时间或者按动S2及S3的密码次数不对，均会使锁无法开启，电路会发出具有威慑作用的报警声，起到防盗保护的作用。
总结
经过近两周的艰苦的努力，终于完成了我的第一次课程设计，在做设计的过程中，让我对自己的学习能力，独立思考能力及对知识的掌握运用能力有了进一步了解，同时让也我看到自身存在的不足，由于个人能力有限，文中肯定有错误的地方，还请老师指出其中的错误和不当之处，使我能做出改正，进一步提高。
在本次课程设计过程中，我增强了自己的动手能力和分析能力。
通过跟老师和同学的交流，当然也离不开自己的艰苦努力，终于按时完成了本次课程设计。
在此过程中，我学会了很多，让我明白踏实努力在学习中的重要性，成功源于不懈努力。
在今后的学习生活中，我会努力学习专业知识，不断的自我提高，为将来的在电子领域进一步发展打下坚实基础。
在这次课程设计中，我感受颇深，，了解到很多不曾接触的知识，让我深刻的明白理论和实际重要性。
在今后的学习中，我一定会踏实实干，努力奋斗，把理论与实践紧密联系在一起，相信一定会取得不俗的成就。
致谢
首先非常感谢李如昌老师在做课程设计过程中给予的细心指导，深入浅出的讲解，为我顺利完成本次课程设计提供了很大帮助，让我对电子领域有了全新理解，与此同时在李如昌老师的指引下，我学习到了很多，和李如昌老师交流学习过程中，我深深被李老师渊博知识见解折服，同时让我学会了独立思考，积极反思，让我明白思考在学习中的重要性，通过自己的思考去取得成功，不断发掘自身能力，以李如昌老师为榜样，
积极探索，不断提高自己个人思考能力，动手能力，创造能力。
同时也感谢在我遇到苦难无私帮助我的同学和老师，我能够顺利完成本次电子设计离不开他们的慷慨付出，也非常感谢我们的学校为我们提供这一学习平台，让我们可以将所学知识应用与实践当中，让我们受益颇深。
最后，再次真诚的感谢敬爱的李如昌老师。
参考文献
[1]数字电子技术基础简明教程（第三版）
清华大学电子学教研组编余孟尝主编高等教育出版社
[2]模拟电子技术基础简明教程（第三版）
清华大学电子学教研组编杨素主编高等教育出版社
[3]电子技术基础模拟部分（第四版）
华中理工大学电子学教研室编康花光主编
高等教育出版社北京
[4]数字集成电路应用300例黄继昌人民邮电出版社
[5]新编电子元器件选用与检测郑凤翼福建科学技术出版社
[6]电子制作实训刘进峰中国劳动社会保障出版社
[7]电子线路设计指导李银华北京航空航天大学出版社
[8]数字电路密码基础刘茹惠人民教育出版社
[9]集成电路识图入门突破胡斌人民邮电出版社
[10]电子电路应用基础王琳人民邮电出版社
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