帶密碼鎖的電子門鈴報(bào)警電路

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課 程 名 稱 數(shù)字電子技術(shù) 設(shè) 計(jì) 題 目 帶密碼鎖的電子門鈴電路 系 部 名 稱 機(jī)械電子工程系 專 業(yè) 班 級 電子信息工程2013級 姓 名 徐敏 學(xué) 號 13452040 成 績 指 導(dǎo) 教 師 胡子健 2015年6月帶密碼鎖的電子門鈴報(bào)警電路 作者： 徐敏 同組：吳燕 目錄一、課設(shè)的目的與要求3二、工作原理及設(shè)計(jì)思路5三、主要的芯片簡單介紹6一）、555定時(shí)器6二）、CD40176四、各模塊四電路的功能及參數(shù)說明9二）、單穩(wěn)態(tài)電路10三）、多諧振蕩電路11五、全部電路圖與原件詳細(xì)清單12六、設(shè)計(jì)心得與所參考文獻(xiàn)14附錄：數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）15一、課設(shè)的

2、目的與要求1）、課程設(shè)計(jì)目的 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié),它使學(xué)生自己通過設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)實(shí)用電子產(chǎn)品,鞏固和加深在數(shù)字電子技術(shù)課程中的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)中的基本技能,訓(xùn)練電子產(chǎn)品制作時(shí)的動(dòng)手能力。通過該課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出符合任務(wù)要求的電路,掌握通用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和步驟，訓(xùn)練并提高學(xué)生在文獻(xiàn)檢索、資料利用、方案比較和元器件選擇等方面的綜合能力,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)以后從事電子技術(shù)方面的科研和開發(fā)打下一定的基礎(chǔ)。2）、課程設(shè)計(jì)題目：帶報(bào)警器的密碼電子鎖和門鈴電路本設(shè)計(jì)是一帶密碼的電子鎖和門鈴電路，可使用在門禁系統(tǒng)中。這種電子鎖的保密性強(qiáng)，使用壽命長，安全

3、可靠，美觀?，F(xiàn)已經(jīng)大量在市場使用。我們設(shè)計(jì)的這個(gè)電路實(shí)現(xiàn)方法也很簡單?；旧隙际怯玫糜布酒瑏硗瓿傻模饕怯邪存I輸入，編碼及編碼后通過已經(jīng)設(shè)置好的密碼進(jìn)行比較確認(rèn)。如果是相同的就開鎖并實(shí)現(xiàn)門鈴響功能。 1、此設(shè)計(jì)是不需要單片機(jī)編程的軟件密碼鎖，只是單純的數(shù)字電路硬件密碼鎖。2、密碼鎖設(shè)有12個(gè)按鍵，按鍵用不干膠貼有編號，分別為(，、，)。設(shè)計(jì)焊接時(shí)，必須將按鍵擺成十二宮格形式。3、密碼要求：密碼以該組任一同學(xué)的學(xué)號后五位數(shù)為準(zhǔn)。以一組同學(xué)為例(吳燕，學(xué)號13452039；徐敏，學(xué)號13452040)，密碼可以設(shè)為52039，也可以設(shè)為52040。其他四組同學(xué)以此類推。#號鍵，為統(tǒng)一的密碼清除

4、鍵。按動(dòng)#號鍵，密碼需重新輸入。 4、設(shè)計(jì)門鈴電路與密碼指示電路。密碼解鎖成功后，門鈴發(fā)出500Hz的“滴嘟滴嘟.”聲音，并亮起指示燈。18二、工作原理及設(shè)計(jì)思路1）、參考原理圖 圖2.12）、設(shè)計(jì)思路 由設(shè)計(jì)條件可知，按下正確的密碼后門鈴響，五分鐘之后報(bào)警電路啟動(dòng)。但如果按下密碼不正確沒有任何反應(yīng)，#鍵表示復(fù)位，采用的芯片有CD4017等器件構(gòu)成密碼鎖電路，門鈴電路主要芯片有由555構(gòu)成的多諧振蕩等器件，報(bào)警電路有時(shí)間延遲和報(bào)警器發(fā)出報(bào)警，有兩個(gè)555構(gòu)成的。三、主要的芯片簡單介紹 一）、555定時(shí)器555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)

5、。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為低電平 圖3.1.1 二）、CD4017 CD4017 是5 位Johnson 計(jì)數(shù)器，具有10 個(gè)譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。時(shí)鐘輸cd4017入端的斯密特觸

6、發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無限制。INH 為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無效。CR 為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。Johnson 計(jì)數(shù)器，提供了快速操作、2 輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10 個(gè)時(shí)鐘輸入周期CO 信號完成一次進(jìn)位，并用作多級計(jì)數(shù)鏈的下級脈動(dòng)時(shí)鐘。 如圖2.3所示為CD4017邏輯圖: 電源電壓：-0.5V-18V 輸入電壓：-0.5V-VDD 十0.5V 輸入電流：±10mA 貯存溫度：-65-150 引出端功能符號CO：進(jìn)位脈沖輸出CD4

7、017引腳圖 CP:時(shí)鐘輸入端 CR:清除端 INH:禁止端 VDD：正電源 Q0-Q9:計(jì)數(shù)脈沖輸出端 VDD：正電源 VSS：地波形圖： 圖3.2.1四、各模塊四電路的功能及參數(shù)說明 一）、按設(shè)計(jì)要求所做的編碼電路及性能參數(shù)圖4.1.1 密碼鎖及門鈴指示燈仿真電路 二）、單穩(wěn)態(tài)電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用于延時(shí)和脈沖整形電路。 圖4.2.1 圖4.2.2 如圖所示：接通電源后，未加負(fù)脈沖 ，而C充電， Vc上升，當(dāng)Vc=2Vcc/3 時(shí)，RS電路輸出為低電平，放電管T導(dǎo)通，Vc快速放電， 使 Vc= 0。這樣，在加負(fù)脈沖前， 輸出為低電平，即Vo= 0，這是電路的穩(wěn)態(tài)。在t = t0時(shí)刻 Vi負(fù)

8、跳變（ Vi端電平小于 Vcc/3），而 Vc= 0（TH端電平小于2Vcc/3 ），所以輸出Vo 翻為高電平，T截止，VC充電。 按指數(shù)規(guī)律上升。t = t1時(shí)， 負(fù)脈沖消失。t = t2時(shí) Vc上升到2Vcc/3（此時(shí)TH端電平大于2Vcc/3 ， TR端電平大于Vcc/3 ）， Vo又自動(dòng)翻為低電平。 在tw這段時(shí)間電路處于暫穩(wěn)態(tài)。t > t2，T導(dǎo)通，C快速放電，電路又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。由分析可得：輸出正脈沖寬度 tW = 1.1RC。三）、多諧振蕩電路多諧振蕩器又稱為無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)后，經(jīng)過一段時(shí)間可以自行觸發(fā)翻轉(zhuǎn)到另

9、一暫穩(wěn)態(tài)。兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波。多諧振蕩器可用作方波發(fā)生器。 圖4.3.1 圖4.3.2 接通電源后，輸出假定是高電平，則T截止，電容C充電。充電回路是VCCR1R2C地，按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)上升到2Vcc/3時(shí)（TH、端電平大于Vc），輸出翻轉(zhuǎn)為低電平。Vo是低電平，T導(dǎo)通，C放電，放電回路為CR2T地，按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)下降到Vcc/3時(shí)（TH、端電平小于Vc），輸出翻轉(zhuǎn)為高電平，放電管T截止，電容再次充電，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，經(jīng)分析可得：輸出高電平時(shí)間： T=(R1+R2)Cln2輸出低電平時(shí)間：T=R2Cln2振蕩周期： T=(R1+2R2)Cln2 即可求出占空

10、比。五、全部電路圖與原器件詳細(xì)清單 一）、按設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)功能的電路圖如圖所示: 圖5.12） 、元器件詳細(xì)清單1計(jì)數(shù)器CD401712555定時(shí)器NE55523密碼按鍵SO-S#124蜂蜜器HM15限流電阻47016電阻1K15K210K5100K17電容0.01UF21UF110UF210UF18三極管901417二極管IN4148510發(fā)光二極管LED111蓄電池BATTERY(12V)1 六、設(shè)計(jì)心得與所參考文獻(xiàn)一）、設(shè)計(jì)心得 該電子鎖由密碼校驗(yàn)電路、門鈴電路、報(bào)警電路、UPS備用電源電路四部分組成。密碼校驗(yàn)電路構(gòu)成密碼 52039 。通過按鍵即可輸入密碼，十分方便。門鈴電路通

11、過由限流電阻和LED燈構(gòu)成。報(bào)警電路是由兩個(gè)555芯片構(gòu)成，具有計(jì)時(shí)和判斷密碼是否正確的動(dòng)能。UPS備用電源只是隨之配置的電路，目的使電子鎖可以時(shí)時(shí)刻刻都可以正常工作。該電子鎖實(shí)現(xiàn)了智能化，它的操作十分簡單，報(bào)警、門鈴等功能都有配備。這樣可以很好的為人們的生活提供方便。但是，在課程設(shè)計(jì)中我們參考了很多文獻(xiàn)，剛開始的時(shí)候毫無思路，也查了很多資料但是網(wǎng)上的資料五花八門也不知道那種思路適合我們。在我和隊(duì)友深刻的討論一番，采用了陳啟帶報(bào)警器的密碼電子鎖和門鈴電路的方案，并得出了自己的思路和電路圖。之后，在老師的幫助下我們進(jìn)行了討論，最終得出了此方案，選擇了用CD4017來做編碼電路，課設(shè)之前對4017

12、的認(rèn)知還不是很多但是這次課設(shè)讓我學(xué)到很多，通過老師的幫助實(shí)現(xiàn)了功能，非常感謝老師！二）所參考的文獻(xiàn)1、閻石.數(shù)字電子技術(shù)(第五版).高等教育出版社. 20062、楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)(第三版).高等教育出版社. 20083、楊欣、萊·諾克斯等.電子設(shè)計(jì)從零開始第2版.清華大學(xué)出版社，20104、5、 附錄：數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）帶密碼鎖的電子門鈴報(bào)警電路一、課程設(shè)計(jì)目的數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié),它使學(xué)生自己通過設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)實(shí)用電子產(chǎn)品,鞏固和加深在數(shù)字電子技術(shù)課程中的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)中的基本技能,訓(xùn)練電子產(chǎn)品制作時(shí)的動(dòng)手能力。通過該課程設(shè)計(jì)，設(shè)

13、計(jì)出符合任務(wù)要求的電路,掌握通用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和步驟，訓(xùn)練并提高學(xué)生在文獻(xiàn)檢索、資料利用、方案比較和元器件選擇等方面的綜合能力,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)以后從事電子技術(shù)方面的科研和開發(fā)打下一定的基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計(jì)題目、任務(wù)、要求及注意事項(xiàng)1、課程設(shè)計(jì)題目：帶報(bào)警器的密碼電子鎖和門鈴電路本設(shè)計(jì)是一帶密碼的電子鎖和門鈴電路，可使用在門禁系統(tǒng)中。這種電子鎖的保密性強(qiáng)，使用壽命長，安全可靠，美觀。現(xiàn)已經(jīng)大量在市場使用。我們設(shè)計(jì)的這個(gè)電路實(shí)現(xiàn)方法也很簡單。基本上都是用得硬件芯片來完成的，主要是有按鍵輸入，編碼及編碼后通過已經(jīng)設(shè)置好的密碼進(jìn)行比較確認(rèn)。如果是相同的就開鎖并實(shí)現(xiàn)門鈴響功能。

14、2、設(shè)計(jì)任務(wù)要求：此設(shè)計(jì)是不需要單片機(jī)編程的軟件密碼鎖，只是單純的數(shù)字電路硬件密碼鎖。密碼鎖設(shè)有12個(gè)按鍵，按鍵用不干膠貼有編號，分別為(，、，)。設(shè)計(jì)焊接時(shí)，必須將按鍵擺成十二宮格形式。密碼要求：密碼以該組任一同學(xué)的學(xué)號后五位數(shù)為準(zhǔn)。以一組同學(xué)為例(吳燕，學(xué)號13452039；徐敏，學(xué)號13452040)，密碼可以設(shè)為52039，也可以設(shè)為52040。其他四組同學(xué)以此類推。#號鍵，為統(tǒng)一的密碼清除鍵。按動(dòng)#號鍵，密碼需重新輸入。設(shè)計(jì)門鈴電路與密碼指示電路。密碼解鎖成功后，門鈴發(fā)出500Hz的“滴嘟滴嘟.”聲音，并亮起指示燈。3、設(shè)計(jì)的基本要求：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，從選擇設(shè)計(jì)方案開始，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；

15、選擇合適的器件，畫出設(shè)計(jì)電路圖；通過安裝、調(diào)試，直至實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求的全部功能。對電路要求布局合理，走線清晰，工作可靠，經(jīng)驗(yàn)收合格后，寫出完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。4、設(shè)計(jì)的具體步驟：電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和步驟是：分析設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)，選擇總體方案，設(shè)計(jì)單元電路，選擇器件，計(jì)算參數(shù)，畫總體電路圖。進(jìn)行仿真試驗(yàn)和性能測試。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中往往反復(fù)進(jìn)行以上各步驟，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需要靈活掌握。 （1）總體方案選擇 查閱資料，根據(jù)提出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求及性能指標(biāo)，選擇總體方案，確定設(shè)計(jì)的電路框圖；選擇最優(yōu)的電路設(shè)計(jì)方案。（2）單元電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)單元電路的一般方法和步驟 A.根據(jù)設(shè)計(jì)要求和選定的總體方案原理圖

16、，確定各單元電路的設(shè)計(jì)要求。 B.擬定出各單元電路的要求后，對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。 C.單元電路設(shè)計(jì)應(yīng)采用符合的電平標(biāo)準(zhǔn)。 元器件的選擇 在搭建單元電路時(shí)，針對特定功能的主要集成塊選擇余地都比較小。比如時(shí)鐘電路選555，轉(zhuǎn)換電路選0809，譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路也都相對固定。要根據(jù)電路參數(shù)（電平標(biāo)準(zhǔn)和電流特性等）來選擇集成塊的型號，使性能得到發(fā)揮又節(jié)約設(shè)計(jì)成本。 此外，單元電路設(shè)計(jì)過程中，阻容元件的選擇也很關(guān)鍵。 單元電路調(diào)整與連調(diào) 數(shù)字電路以邏輯關(guān)系為主體，因此在設(shè)計(jì)過程中要注意各單元電路的輸入輸出邏輯關(guān)系一定要相匹配，具體地說就是電平匹配和驅(qū)動(dòng)電流匹配。衡量設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)工作穩(wěn)定可靠；能達(dá)到預(yù)定的性能指

17、標(biāo)，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?；電路簡單，成本低，功耗低；器件?shù)目少，集成體積小，便于生產(chǎn)和維護(hù)。5、設(shè)計(jì)報(bào)告要求：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求符合模板的相關(guān)要求，字?jǐn)?shù)要求4000字，須交電子稿和紙質(zhì)稿。課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：對設(shè)計(jì)課題進(jìn)行簡要闡述。設(shè)計(jì)任務(wù)及其具體要求?？傮w設(shè)計(jì)方案方框圖及各部分電路設(shè)計(jì)（含各部分電路功能、輸入信號、輸出信號、電路設(shè)計(jì)原理圖及其功能闡述、所選用的集成電路器件等）。整體電路圖（電路圖應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)邏輯符號繪制，電路圖中應(yīng)標(biāo)明接線引出端名稱、元件編號等）。器件清單。安裝調(diào)試結(jié)果記錄。實(shí)物圖?？偨Y(jié)與體會(huì)。課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)內(nèi)容完整、字跡工整、圖表整齊、數(shù)據(jù)詳實(shí)。設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決

18、辦法，對課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、方式、要求等各方面的建議等都可寫入報(bào)告。6、注意事項(xiàng)：課程設(shè)計(jì)報(bào)告可以參照網(wǎng)上下載的資料，但不能出現(xiàn)雷同，否則報(bào)告成績?yōu)椴患案瘛?、電路的安裝與調(diào)試數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成后，對電路進(jìn)行安裝調(diào)試。這是對設(shè)計(jì)內(nèi)容的檢驗(yàn)，是理論知識和實(shí)踐知識綜合應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。安裝調(diào)試的步驟：（1）檢測電路元件檢測集成電路芯片及各種準(zhǔn)備接入的其他各種元件（如三極管、電阻、電容、開關(guān)、指示燈、數(shù)碼管等）。應(yīng)確定元件的功能正確、可靠才能裝入電路安裝。（2）電路安裝先要選用質(zhì)量較好的面包板，使各接插點(diǎn)和接插線之間松緊適度。安裝時(shí)按照信號流向的順序，先單元后系統(tǒng)、邊安裝邊測試的原則進(jìn)行。安裝中要注意接

19、插線的可靠性及各單元電路的信號連接線。（3）系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試時(shí)將安裝測試成功的各單元連接起來，加上輸入信號進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題則先對故障進(jìn)行定位，找出問題所在的單元電路。一般采用故障現(xiàn)象估測法（根據(jù)故障情況估計(jì)問題所在位置）、對分法（將故障大致所在部分的電路對分成兩部分，逐一查找）、對比法（將類型相同的電路部分進(jìn)行對比或?qū)Q位置）等。系統(tǒng)測試一般分靜態(tài)測試和動(dòng)態(tài)測試。靜態(tài)測試：在各輸入端加入加高電平、低電平后，用萬用表測量電路各主要點(diǎn)的電位，分析是否滿足設(shè)計(jì)要求。動(dòng)態(tài)測試：在各輸入端接入規(guī)定的脈沖信號，用示波器觀察各點(diǎn)的波形，分析它們之間的邏輯關(guān)系和延時(shí)。另外要注意調(diào)試初始狀態(tài)、系統(tǒng)清零、預(yù)置等功能，檢查相應(yīng)的開關(guān)、按鍵、撥