带报警器的电子密码锁和门铃电路.docx
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带报警器的电子密码锁和门铃电路
电子课程设计
--带报警器的电子密码锁和门铃电路
一设计任务与要求4
二整体框图4
、设计思想4
整体框图4
三选择器件5
所选用的元器件清单见下表:
5
现将各选择器件的功能简介如下:
6
、LM555CN6
、74LS194移位寄放器7
、74LS1928
、数据比较器74LS859
、74LS0411
、74LS0812
、74LS3212
、74LS0313
、CD4068B14
、CD406614
、74LS0015
、七段数码显示器15
、灯泡16
四功能模块16
、电子密码锁电路部份16
、密码保留与输入16
、密码比较模块17
、30S倒计时及报警电路19
、30S倒计时19
、报警电路之信号发生器20
、门铃电路22
五整体设计电路图及工作原理23
、工作原理23
、整体电路如下:
23
、整体电路倒计时电路模拟24
、倒计时终止时的电路报警25
、门铃电路解除报警26
六连硬件图结论和心得27
七这次设计心得及几点补充说明27
带报警器的电子密码锁和门铃电路
一设计任务与要求
设计一带报警器的电子密码锁和门铃电路,设计要求如下:
(1)编码电子密码锁按钮。
(2)用绿灯泡作为输出指示灯,灯亮代表锁“开”,暗代表锁“关”。
(3)设计开锁密码,并按此密码设计电路。
本次设计密码能够取1—9位数。
假设按开锁编码规定数的前后顺序按动按钮后,绿灯泡由暗变亮表示锁“开”。
(4)该电路应具有防盗报警功能,密码顺序不对或密码有误时,从头输入密码,当开锁时刻超过5分钟时,那么发出1KHz频率的报警信号。
(5)设计门铃电路,按动门铃按钮,发出500Hz的频率信号,同时可解除警报。
二整体框图
、设计思想
在现实生活中,电子密码锁要紧由输入元件、电路(包括电源)和锁体三部份组成,后者包括电磁线圈、锁拴、弹簧和锁框等。
当电磁线圈中有必然的电流通过时,磁力吸动锁栓,锁便打开。
不然.锁栓进入锁框,即处在锁住状态。
为了便于实验,咱们可用灯泡代表电磁线圈,当灯泡为亮状态时,代表电子锁被打开,暗状态代表锁着。
整体框图
该系统的电路框图如上图所示,最上面为编码输入模块,采纳两片74LS194(四位双向通用移位寄放器)级联成八位数据输入模块,用于保留和输入密码。
假设按开锁编码规定数的前后顺序按动按钮后,通过校验电路,绿灯泡亮表示锁“开”,红灯泡亮表示锁“不开”。
该电路还具有防盗报警功能,密码顺序不对或密码有误时,从头输入密码,当开锁时刻超过5分钟时,那么发出1KHz频率的报警信号,图顶用红灯泡进行仿真。
按动门铃可使500Hz振荡电路工作,门铃发出响声,图顶用绿灯泡仿真,同时该按钮还使5分钟计时电路数码管清零并解除防盗报警,即红灯灭。
三选择器件
所选用的元器件清单见下表:
表1元器件清单
序号
元器件
个数
1
74LS194
4个
2
74LS192
2个
3
74LS85
2个
4
74LS03
1个
5
74LS04
2个
6
74LS08
1个
7
74LS32
1个
8
74LS00
1个
9
CD4068B
1个
10
CD4066
1个
11
数码管
2个
12
电阻电容
若干
13
LM555CN
3个
14
开关灯泡
若干
现将各选择器件的功能简介如下:
3.2.1、LM555CN
①内部原理图如下:
图2LM555CN内部原理图
②管脚图如下:
图3LM555CN的管脚图
各管脚别离表示:
1地(GND)2触发3输出4复位5操纵电压6门限(阈值)7放电8电源电压VCC
③功能表及应用
LM555CN性能靠得住,只需要外接几个电阻、电容,就能够够实现多谐振荡
器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
LM555CN的内部结
构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.
等多组单元电路.专门是由三只精度较高5k电阻组成了一个电阻分压器.为上.
下比较器提供基准电压.因此称之为555.
表2LM555CN的逻辑功能表
输入
输出
R
VI1
VI2
V0
TD状态
0
x
x
低
导通
1
>2/3Vcc
>1/3Vcc
低
导通
1
<2/3Vcc
>1/3Vcc
不变
不变
1
<2/3Vcc
<1/3Vcc
高
截止
1
>2/3Vcc
<1/3Vcc
高
截止
3.2.2、74LS194移位寄放器
①内部原理图如下:
图474LS194移位寄放器内部原理图
②管脚图如下:
图574LS194的管脚图
各管脚别离表示:
A、B、C、D为并行输入端,
为并行输出端;SR为右移串行输入端,SL为左移串行输入端;S1,S0为操作模式操纵端;CLK为时钟脉冲输入端。
③功能表及应用:
表3功能表
3.3.3、74LS192
①内部原理图如下:
图674LS192内部原理图
②管脚图如下:
图774LS192的管脚图
各管脚别离表示:
CLR为直接清零端,
为异步置数端,
为加计数输入脉冲端,
为减计数输入脉冲端,CO为加计数进位端,BO为减计数借位端,A,B,C,D为输入数字端,
为输出端。
③功能表及应用
74LS192是十进制同步加法/减法计数器,具有直接清零和异步置数功能。
表474LS192功能表
操作
×
×
0
0
置数
↑
1
1
0
加计数
1
↑
1
0
减计数
×
×
×
1
清零
3.2.4、数据比较器74LS85
①内部原理图如下:
图874LS85内部原理图
②管脚图如下:
图974LS85的管脚图
各管脚别离表示:
A3B3A2B2A1B1A0B0别离为比较输入端,2,3,4别离为级联输入端,5,6,7别离为输出端。
③功能表及应用
在一些数字系统当中常常要求比较两个数值的大小。
为完成这一功能所设
计的各类逻辑电路统称为数值比较器。
例如,是两个4位二进制数A3A2A1A0和B3B2B1B0,进行比较的话,应该
第一比较高位的A3和B3,若是A3>B3,那么不管其他几位数码各为何值,确信
A>B.反之,假设A3<B3,那么不管其他几位数码为何值,确信A<B。
若是A3﹦B3,
这就必要通过比较下一名数A2和B2的大小来判定A和B的大小了。
依此类推,
确信能比较出结果来。
若是是两个多位数的高4位数,那么,当相等时,就需要以低位的
比较结果来决定两个数的大小了。
依照上面的原理,能够得出A>B,A<B,A﹦
B的逻辑函数式了。
74LS85确实是如此的4位数值比较器。
咱们就取得了表示A>B、A
Y(A>B)=A3B3’+(A3⊙B3)A2B2’+(A3⊙B3)(A2⊙B2)A1B1’+(A3⊙B3)(A2⊙B2)(A1⊙B1)A0B0’+(A3⊙B3)(A2⊙B2)(A1⊙B1)(A0⊙B0)I(A>B)
Y(A
Y(A=B)=(A3⊙B3)(A2⊙B2)(A1⊙B1)(A0⊙B0)I(A=B)
I(A>B)I(A
相较较的两数都只有4位,没有来自低位的比较结果时,应令I(A>B)=I(AB、AB或AB”,因此又取得如下关系式:
Y(A>B)=(Y(AB)+Y(A=B))’
表574LS85的功能表
3.2.5、74LS04
①内部结构图如下:
图1074LS04的内部结构图
②管脚图和逻辑符号如下:
图1174LS04的逻辑符号和管脚图
③功能表及应用
74LS04为六反相器,输入是A,输出是Y,6个彼此独立倒相。
供电电压5V,电压范围在~内能够正常工作。
门数6,每门输入输出均为TTL电平(<低电平 >2v高电平),低电平输出电流,高电平输出电流8mA。
表6逻辑功能表
3.2.6、74LS08
①内部结构图和功能表如下:
74LS08是2输入四与门集成电路芯片,经常使用在各类功能的数字电路系统中.
输入输出电平:
TTL电平;
74LS08最大电源电压:
7V;
推工作电压:
到
图1274LS08内部结构图和功能表
②管脚图和逻辑符号如下:
图1374LS08的逻辑符号和管脚图
3.2.7、74LS32
①内部结构图和功能表如下:
图1474LS32内部结构图和功能表
②管脚图和逻辑符号如下:
图1574LS32的逻辑符号和管脚图
3.2.8、74LS03
①内部原理图和功能表如下:
表774LS03功能表
A
B
Y
L
L
H
L
H
H
H
L
H
H
H
L
图1674LS03的内部结构和功能表
②管脚图和逻辑符号如下:
图1774LS03的逻辑符号和管脚图
3.2.9、CD4068B
内部原理图和功能表如下:
图18CD4068B的逻辑符号和管脚图
3.2.10、CD4066
内部功能表如下:
图19CD4066功能表
CD4066是一种双向模拟开关,在集成电路内有4个独立的能操纵数字及模拟信号传送的模拟开关。
每一个开关有一个输人端和一个输出端,它们能够互换利用,还有一个选通端(又称操纵端),被选通端为高电平常,开关导通;被选通端为低电平常,开关截止。
利历时选通端是不许诺悬空的。
3.2.11、74LS00
①内部原理图和功能表如下
图2074LS00的逻辑符号和管脚图
②管脚图
图2174LS00的管脚图
3.2.12、七段数码显示器
LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。
它采纳低电压扫描驱动,具有:
耗电少、利用寿命长、本钱低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、规格品种全等特点。
目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体,已经成为城市信息现代化建设的标志。
七段数码显示管图
图22七段数码显示管
表8七段数码显示器真值表
2.2.13、灯泡
当输入为高电平常灯泡亮
.
四功能模块
、电子密码锁电路部份
、密码保留与输入
以下图23和图24中,上脸部份两片74LS94组成八位串行输入并行输出模块,即原始密码输入保留模块。
下脸部份两片74LS94组成八位串行输入并行输出模块,即密码输入模块。
左侧为高位,右边为低位。
采纳功能表右移模式。
输入密码时,按下开关1按键,使模块由清零进入工作状态。
单刀双掷开关3决定模块输入“1”或“0”。
按下轻触开关2时,两芯片取得同步脉冲,现在所有数据向高位移动一名。
低位的输出端QD连接高位的输入端SR,完成由低位向高位的数据传送。
原始密码输入保留模块和密码输入模块输出端别离接到数据比较模块的高位和低位。
、密码比较模块
以下图23和图24中,两片7485级联成八位数据比较模块,左侧为低四位,右边为高四位。
A口由5VVCC经编码开关接入,设定原始密码。
B口由串行密码输入模块接入。
高位芯片5、6、7引脚输出电平表示开锁密码是不是正确。
假设正确,那么6脚为高,另两脚为低。
假设不正确,那么5脚或7脚为高,6脚为低。
6脚接绿色灯,5,7脚接或门,再红灯。
为了清楚显示比较结果,密码设定和输入口都接上红灯泡。
例如,以下图23中,两片74LS94组成的原始密码输入保留模块设定的原始密码为,而两片74LS94组成的密码输入模块输入的密码也为。
那么6脚输出高电平,而或门输出端输出低电平,密码输入正确,绿灯亮,红灯灭。
以下图24中,两片74LS94组成的原始密码输入保留模块设定的原始密码为,而两片74LS94组成的密码输入模块输入的密码也为。
那么6脚输出低电平,而或门输出端输出高电平,密码输入不正确,绿灯灭,红灯亮。
注)绿灯端要与报警电路和门铃电路部份的开锁操纵端连接,即图七右边的绿灯,以实现全图功能。
图23电子密码锁电路密码正确情形
图24电子密码锁电路密码错误情形
、30S倒计时及报警电路
、30S倒计时
依照如图所连,当S1拨向清零端时74LS192的CR=1,计数器清零;当S2拨向工作端时计数器进入工作状态,假设按下S1时计数器置数,假设释放S1那么计数器在30S的基础上开始递减。
当计时器减到0时连接8个非门将其信号全数转化成1,通过8输入与非门将其转化成0,再通过非门将其变成1,最后形成的信号操纵模拟开关的通断,只有数码管递减到0时才可使模拟开关导通使信号发生器产生报警。
图25模拟倒计时电路
(一)
图26模拟倒计时电路
(二)
、报警电路之信号发生器
555多谐振荡器组成信号发生器。
多谐振荡器不需要外加输入信号,只要加上直流电源就能够自动输出相应频率和宽度的矩形脉冲。
由于矩形脉冲含有丰硕的高次谐波,因此称为多谐振荡器。
多谐振荡器电路能从一种状态翻转到另一种状态,转变极为迅速。
多谐振荡器的稳固度及频率的准确度决定了数字钟计时的准确程度,通常选用成品振组成振荡器电路。
一样来讲,振荡器的频率越高,计时精度越高。
若是精度要求不高也可采纳集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成按时器555与RC组成的多谐振荡器。
如以下图27和图28所示,由555按时器组成多谐振荡器,OUT为输出端,发出500Hz的频率信号的门铃信号,即绿灯闪烁的时刻。
计算公式为:
高电平持续时刻和低电平持续时刻别离为
因此,555按时器组成多谐振荡器的周期为
产生频率为
图27门铃信号发生器
图28555多谐振荡器发出500Hz的频率信号的门铃信号的波形
通过在示波器中观看方波波形,看出一个周期为,大约为500Hz,说明组成的多谐振荡器符合产生500Hz门铃信号的要求。
如以下图29和30所示,由555按时器组成多谐振荡器,OUT为输出端,发出开锁时刻超过5分钟时的1KHz频率的报警信号,即红灯闪烁的时刻。
计算公式为:
高电平持续时刻和低电平持续时刻别离为
因此,555按时器组成多谐振荡器的周期为
产生频率为
图29报警信号发生器
图30555多谐振荡器发出1KHz频率的报警信号的波形
通过在示波器中观看方波波形,看出一个周期为,大约为1KHz,说明组成的多谐振荡器符合产生1KHz频率的报警信号的要求。
、门铃电路
设置图中门铃按钮为图上方开关,当按下门铃按钮时,门铃输出高电平通过左侧的或门74LS32,使74LS192加法计数器的清零端
为高电平,实现清零功能,如此与门输出端变成1,,1KHz频率的报警信号排除,解除报警;同时门铃输出高电平使门铃发出500Hz的频率信号,使门铃绿灯开始闪烁。
注)假设按开锁编码规定数的前后顺序按动按钮后,右边绿灯由暗变亮,那么锁“开”。
图31门铃电路
五整体设计电路图及工作原理
、工作原理
编码电子密码锁按钮。
用绿灯和红灯作为输出指示灯,红灯亮代表锁“开”,绿灯亮代表锁“关”。
设计开锁密码,并按此密码设计电路。
按键A操纵输入电平的高低即0和1.按键B为清零端接高电平,按键C操纵脉冲,按下弹起即为一个脉冲。
按键D,E,F和A,B,C工作原理相同。
该电路应具有防盗报警功能,密码顺序不对或密码有误时,从头输入密码,当开锁时刻超过30S时,那么发出1KHz频率的报警信号。
还有门铃电路,按动门铃按钮,发出500Hz的频率信号,同时可解除警报。
、整体电路如下:
图32整体电路
、整体电路倒计时电路模拟
图33整体电路倒计时电路模拟
、倒计时终止时的电路报警
图34倒计时终止时的电路报警
、门铃电路解除报警
图35门铃电路解除报警
六连硬件图结论和心得
通过在数字电路实验箱上进行硬件实验,我更进一步验证了电子密码锁电路,警电路和门铃电路等各部份所要实现的功能.连接电路后,假设按开锁编码规定数的前后顺序按动按钮后,绿灯泡亮表示锁“开”,不然不开。
。
在设计电路的连接图中也横容易犯错,其要紧缘故是接线和芯片的接触不良和接线的错误所引发的。
接线的时候必然要细心,不要接错,同时也要学会如何判别芯片的好坏,若是芯片坏了即便接线再正确也出不来结果。
对设计图要认真考虑电极不能接错,每一个芯片的管脚必然要看清楚。
例如电容器上的标记方向要易看可见。
七这次设计心得及几点补充说明
通过这两个学期电路知识的学习,咱们初步把握了一些大体的模拟电子、数字电子的知识,但当咱们拿到课程设计的题目时仍是感觉比较茫然,不知从何下手,对好多芯片的利用不很了解,在一些工具书上也没查到其具体的功能。
因此那个电路设计的可能有点繁杂,确信有更好的方案咱们没有发觉,在此咱们也希望指导教师和同窗批评指正。
咱们在设计那个电路时碰到的最大问题是寻觅适合的寄放器来存储密码,最后选用74LS194,因此事实上那个电路最大能够存储8位密码,尽管我选用了固定的8位形式,可是完全能够通过改变194的个数及所连接的与门电路。
在那个地址要专门说明一下“确认”按钮的设计,即电子密码锁电路部份和报警电路和门铃电路部份的连接处按钮,图中没有给出。
当按下确认后使与门输出端别离与报警电路接通、开锁电路接通;松开“确认”按钮时确认按钮接地,如此设计是为了避免与门输入端全数悬空而使输出为1,造成密码锁打开。
总之这次设计使咱们学到了很多东西,以前只是“纸上谈兵”,通过实践才能将所学的知识转化为实际应用。
同时还提高了自己的资料检索与应用能力,并为以后做毕业设计等重要课题打下了的基础。
在实践中查验所学并收成所得:
第一,通过学习使自己对讲义知识能够运用于实践,有很强的成绩感从而增强自己学习和动手的动力;同时,增进自己的自我学习和应用的主观能动性:
充分利用图书馆的数据库资料,查阅相关的书籍和电子材料;再者,对软件multisim有相当程度的了解,对其仿真时显现的一样常规问题也能够自行排除,算是运用与动手能力的一个提升!
最后,教师的意见与忠告,同窗的交流与互动都是我收成的宝贵体会,将在我以后的学习和工作中有专门好的借鉴作用!
毕业设计(论文)原创性声明和利用授权说明
原创性声明
本人郑重许诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的功效。
尽我所知,除文中专门加以标注和致谢的地址外,不包括其他人或组织已经发表或发布过的研究功效,也不包括我为取得及其它教育机构的学位或学历而利用过的材料。
对本研究提供过帮忙和做出过奉献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究功效。
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8)致谢
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2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数很多于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数很多于万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
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2)工程设计类题目的图纸,要求部份用尺规绘制,部份用运算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准标准。
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3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
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5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
依照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)顺序装订
3)其它