带报警器的电子密码锁和门铃电路大学论文.docx

1、带报警器的电子密码锁和门铃电路大学论文电子课程设计 带报警器的电子密码锁和门铃电路 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。本次设计密码可以取19位数。若按开锁编码规定数的先后顺序按动按钮后，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，重新输入密码，当开锁时间超过5分钟时，则发出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

2、可解除警报。二 总体框图2.1、设计思想在现实生活中，电子密码锁主要由输入元件、电路(包括电源)和锁体三部分组成，后者包括电磁线圈、锁拴、弹簧和锁框等。当电磁线圈中有一定的电流通过时，磁力吸动锁栓，锁便打开。否则锁栓进入锁框，即处在锁住状态。为了便于试验，我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。2.2 总体框图 该系统的电路框图如上图1.1所示，最上面为编码输入模块，采用两片74LS194（四位双向通用移位寄存器）级联成八位数据输入模块，用于保存和输入密码。若按开锁编码规定数的先后顺序按动按钮后，经过校验电路，绿灯泡亮表示锁“开”，红灯泡亮表示锁“不开”。

3、该电路还具有防盗报警功能，密码顺序不对或密码有误时，重新输入密码，当开锁时间超过5分钟时，则发出1KHz频率的报警信号，图中用红灯泡进行仿真。按动门铃可使500Hz振荡电路工作，门铃发出响声，图中用绿灯泡仿真，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3.1 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174LS1944个274LS1922个374LS852个474LS031个574LS042个674LS081个774LS321个874LS001个9CD4068B1个10CD40661个11数码管2个12电阻电容若干13LM555CN3个14开关灯

4、泡若干3.2 现将各选择器件的功能简介如下：3.2.1、LM555CN内部原理图如下: 图2 LM555CN内部原理图管脚图如下： 图3 LM555CN的管脚图 各管脚分别表示： 1 地(GND) 2 触发 3 输出 4 复位 5 控制电压 6 门限(阈值） 7 放电 8 电源电压VCC 功能表及应用 LM555CN 性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、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.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下

5、比较器提供基准电压.所以称之为555.表2 LM555CN的逻辑功能表 输入 输出RVI1VI2V0 TD状态0xx低导通12/3Vcc1/3Vcc低导通11/3Vcc不变不变12/3Vcc2/3VccB、AB)=A3B3+(A3B3)A2B2+(A3B3) (A2B2) A1B1 +(A3B3) (A2B2) (A1B1) A0B0 +(A3B3) (A2B2) (A1B1) (A0B0)I(AB) Y(AB)=A3B3+(A3B3)A2B2+(A3B3) (A2B2) A1B1+(A3B3) (A2B2) (A1B1) A0B0+(A3B3) (A2B2) (A1B1) (A0B0)I(A

6、B) I(AB) =I(AB、AB或AB就是A=B”、 “不是AB”,因此又得到如下关系式：Y(AB)=（Y(AB)+ Y(A=B)） Y(AB)+ Y(A=B)）表5 74LS85的功能表 3.2.5、74LS04内部结构图如下： 图10 74LS04的内部结构图 管脚图和逻辑符号如下： 图11 74LS04的逻辑符号和管脚图功能表及应用74LS04为六反相器，输入是A，输出是Y，6个相互独立倒相。供电电压5V，电压范围在4.755.25V内可以正常工作。门数6，每门输入输出均为TTL电平（2v高电平）,低电平输出电流-0.4mA,高电平输出电流8mA。 表6 逻辑功能表3.2.6、74LS

7、08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,常用在各种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:4.5V 到 5.5V图12 74LS08 内部结构图和功能表 管脚图和逻辑符号如下： 图13 74LS08的逻辑符号和管脚图3.2.7、74LS32内部结构图和功能表如下：图14 74LS32内部结构图和功能表管脚图和逻辑符号如下： 图15 74LS32的逻辑符号和管脚图3.2.8、74LS03内部原理图和功能表如下： 表7 74LS03功能表ABYLLHLHHHLHHHL 图16 74LS03的内部结构和功能表管脚图和

8、逻辑符号如下： 图17 74LS03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18 CD4068B的逻辑符号和管脚图3.2.10、CD4066内部功能表如下： 图19 CD4066功能表CD4066是一种双向模拟开关，在集成电路内有4个独立的能控制数字及模拟信号传送的模拟开关。每个开关有一个输人端和一个输出端，它们可以互换使用，还有一个选通端（又称控制端），当选通端为高电平时，开关导通；当选通端为低电平时，开关截止。使用时选通端是不允许悬空的。3.2.11、74LS00内部原理图和功能表如下 图20 74LS00的逻辑符号和管脚图管脚图图21 74LS00的管脚图

9、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。它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、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时灯泡亮.四 功能模块4.1、电子密码锁电路部分4.1.1、密码保存与输入 下图23和图24中，上面部分两片74LS94构成八位串行输入并行输出模块，即原始密码输入保存模块。下面部分两片74LS94构成八位串行输入并行输出模块，即密

10、码输入模块。左侧为高位，右侧为低位。采用功能表右移模式。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，两芯片获得同步脉冲，此时所有数据向高位移动一位。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。原始密码输入保存模块和密码输入模块输出端分别接到数据比较模块的高位和低位。4.1.2、密码比较模块 下图23和图24中，两片7485级联成八位数据比较模块，左边为低四位，右边为高四位。A口由5V VCC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否正确。若正

11、确，则6脚为高，另两脚为低。若不正确，则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，下图23中,两片74LS94构成的原始密码输入保存模块设定的原始密码为11110011，而两片74LS94构成的密码输入模块输入的密码也为11110011。则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。下图24中,两片74LS94构成的原始密码输入保存模块设定的原始密码为11110001，而两片74LS94构成的密码输入模块输入的密码也为11110011。则6脚输出低电平，而或门输出端输出高电平，密码输入不正

12、确，绿灯灭，红灯亮。注）绿灯端要与报警电路和门铃电路部分的开锁控制端连接，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况图24 电子密码锁电路密码错误情况4.2、30S倒计时及报警电路4.2.1、30S倒计时按照如图所连，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，若按下S1时计数器置数，若释放S1则计数器在30S的基础上开始递减。当计时器减到0时连接8个非门将其信号全部转化成1,经过8输入与非门将其转化成0,再经过非门将其变为1，最后形成的信号控制模拟开关的通断，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

13、警。图25模拟倒计时电路（一）图26模拟倒计时电路（二）4.2.2、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富的高次谐波，所以称为多谐振荡器。多谐振荡器电路能从一种状态翻转到另一种状态，变化极其迅速。多谐振荡器的稳定度及频率的准确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用成品振构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。如果精度要求不高也可采用集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成定时器555与RC组成的多谐振荡器。如下图27和图28所示，由555定时器构成多谐振

14、荡器，OUT为输出端，发出500Hz的频率信号的门铃信号，即绿灯闪烁的时间。 计算公式为：高电平持续时间和低电平持续时间分别为 所以 ，555定时器构成多谐振荡器 的周期为 ,产生频率为 图27 门铃信号发生器 图28 555多谐振荡器发出500Hz的频率信号的门铃信号的波形 通过在示波器中观察方波波形，看出一个周期为2.125ms，大约为500Hz，说明构成的多谐振荡器符合产生500Hz门铃信号的要求。 如下图29和30所示，由555定时器构成多谐振荡器，OUT为输出端，发出开锁时间超过5分钟时的1KHz频率的报警信号，即红灯闪烁的时间。计算公式为：高电平持续时间和低电平持续时间分别为 所以

15、 ，555定时器构成多谐振荡器 的周期为 产生频率为 图29 报警信号发生器图30 555多谐振荡器发出1KHz频率的报警信号的波形 通过在示波器中观察方波波形，看出一个周期为1.009ms，大约为1KHz，说明构成的多谐振荡器符合产生1KHz频率的报警信号的要求。4.2.3、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，门铃输出高电平经过左边的或门74LS32,使74LS192加法计数器的清零端为高电平，实现清零功能，这样与门输出端变为1，,1KHz频率的报警信号消除，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）若按开锁编码规定数的先后顺

16、序按动按钮后，右边绿灯由暗变亮，则锁“开”。图31 门铃电路五 总体设计电路图及工作原理5.1、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控制输入电平的高低即0和1.按键B为清零端接高电平，按键C控制脉冲，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，重新输入密码，当开锁时间超过30S时，则发出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。5.2、整体电路如下：图32 整体电路5.2.1

17、、整体电路倒计时电路模拟图33整体电路倒计时电路模拟5.2.2、倒计时结束时的电路报警图34倒计时结束时的电路报警5.2.3、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 通过在数字电路试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分所要实现的功能.连接电路后, 若按开锁编码规定数的先后顺序按动按钮后，绿灯泡亮表示锁“开”,否则不开。 在设计电路的连接图中也横容易出错,其主要原因是接线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的。接线的时候一定要细心,不要接错,同时也要学会如何判别芯片的好坏,要是芯片坏了即使接线再正确也出不来结果。对设计图要仔细考虑

18、电极不能接错，每个芯片的管脚一定要看清楚。例如电容器上的标记方向要易看可见。七 此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，我们初步掌握了一些基本的模拟电子、数字电子的知识，但当我们拿到课程设计的题目时还是觉得比较茫然，不知从何下手，对好多芯片的使用不很了解，在一些工具书上也没查到其具体的功能。因此这个电路设计的可能有点繁杂，肯定有更好的方案我们没有发现，在此我们也希望指导老师和同学批评指正。 我们在设计这个电路时遇到的最大问题是寻找合适的寄存器来存储密码，最后选用74LS194，因此实际上这个电路最大可以存储8位密码，虽然我选用了固定的8位形式，但是完全可以通过改变194的个数及

19、所连接的与门电路。在这里要特别说明一下“确认”按钮的设计，即电子密码锁电路部分和报警电路和门铃电路部分的连接处按钮，图中没有给出。当按下确认后使与门输出端分别与报警电路接通、开锁电路接通；松开“确认”按钮时确认按钮接地，这样设计是为了防止与门输入端全部悬空而使输出为1，造成密码锁打开。总之这次设计使我们学到了很多东西，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，并为将来做毕业设计等重要课题打下了的基础。在实践中检验所学并收获所得：首先，通过学习使自己对课本知识可以运用于实践，有很强的成就感从而加强自己学习和动手的动力; 同时，促进自己的自

20、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，对其仿真时出现的一般常规问题也可以自行排除，算是运用与动手能力的一个提升！最后，老师的意见与忠告，同学的交流与互动都是我收获的宝贵经验，将在我以后的学习和工作中有很好的借鉴作用！毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：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成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对

21、本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：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成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论

22、文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：

23、1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。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：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上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：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它