聲控電子鎖設(shè)計(jì)

1、采用邏輯門(mén)電路設(shè)計(jì)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(yù)置功能，保密性強(qiáng)，誤碼報(bào)警，并且報(bào)警時(shí)間可以設(shè)定，同時(shí)用數(shù)碼管顯示出報(bào)警時(shí)間。密碼正確時(shí)驅(qū)動(dòng)繼電器控制開(kāi)鎖指示燈，誤碼時(shí)報(bào)警信號(hào)由蜂鳴器發(fā)出，聲音為間歇式鳴笛。使用時(shí)用戶必須按下確認(rèn)按鈕后方可知用戶輸入的密碼是否與預(yù)置密碼一致，當(dāng)密碼正確時(shí)密碼鎖可以被打開(kāi)，點(diǎn)亮綠色二極管亮代表密碼正確，鎖可以打開(kāi)。密碼不正確時(shí)按下確認(rèn)按鈕，紅色二極管被點(diǎn)亮， 同時(shí)蜂鳴器鳴笛十秒， 數(shù)碼管顯示十秒倒計(jì)時(shí)； 倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)， 數(shù)碼管顯示 00,對(duì)其產(chǎn)生的編碼信號(hào)經(jīng)門(mén)電路處理后轉(zhuǎn)化為低電平信號(hào)，傳給秒脈沖電路控制端，使其停止工作

2、,從而脈沖驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器也停止報(bào)警。關(guān)鍵詞：聲控電子鎖邏輯門(mén)電路計(jì)數(shù)器AbstractAbstractThelogicgatecircuitdesignelectronictricklock,expoundsitsworkingprinciple,giveaspecificcircuitprinciplediagram.Thiscombinationlockhaspasswordpresetfunctions,secrecyisstrong,erroralarm,andalarmtimecanset,andwithadigitalalarmtimetubestodisplay.Whentheco

3、rrectpasswordisdrivingrelaycontrolthelockindicatorlight,erroralarmsignalwhenavoiceforthebuzzer,intermittentwhistling.Whenusingtheusermustbeontheconfirmbuttonthatbehindthepasswordofuserinputandpresetpassword,whetherconsistentwhenthecorrectpasswordcombinationlockcanbeopenwhen,lightgreenlightrepresents

4、thecorrectpassword,diodecanopenthelock.Passwordisnotcorrectpressconfirmbutton,reddiodetolight,andtenseconds,sirensbuzzerdigitalpipedisplaytensecondstocountdown;Theendofthecountdown,digitalpipedisplay,toproduceasignalgateafterprocessingthecodeintolowlevelsignalstothesecondpulse,thecontrolcircuit,make

5、itsstopworkandpulseofdriverbuzzeralsostoppedthepolice.KEYWORDKEYWORD: :AudiocontrolelectroniclocklogicalgatingcircuitcalculatorII摘要 I.AbstractII第一章緒論 1第一節(jié)選題依據(jù) 1第二節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù) 1第二章系統(tǒng)總體方案選擇 2第一節(jié)方案比較 2第二節(jié)方案論證 5第三節(jié)方案選擇 6第三章單元模塊電路設(shè)計(jì) 7第一節(jié)延時(shí)及脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì) 7第二節(jié)序列脈沖檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 8第三節(jié)取樣及放大整形電路設(shè)計(jì) 10第四節(jié)開(kāi)鎖次數(shù)檢測(cè)及報(bào)警電路 13第五節(jié)開(kāi)鎖電路設(shè)計(jì) 14第

6、四章調(diào)試電路 16第一節(jié)調(diào)試要點(diǎn) 16第二節(jié)電路調(diào)節(jié) 16結(jié)論 18致謝 19參考文獻(xiàn) 20第一章緒論第一節(jié)選題依據(jù)在日常的生活和工作中，住宅與部門(mén)的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的方法來(lái)解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)械式鑰匙開(kāi)鎖，人們常需攜帶多把鑰匙，使用既不方便，且鑰匙丟失后安全性就打折扣。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來(lái)越高。為滿足人們對(duì)鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼應(yīng)運(yùn)而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，20 世紀(jì) 70 年代，隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了磁控鎖、聲控鎖

7、、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(jī)械結(jié)構(gòu)所無(wú)法比擬的高保密性能。但是這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對(duì)特定的指紋和有效卡，只能使用于保密要求的箱、柜、門(mén)等。而且指紋識(shí)別器若在公共場(chǎng)所使用存在容易機(jī)械損壞，IC 卡還存在容易丟失、損壞等特點(diǎn)。加上其成本較高，一定程度上限制了這類(lèi)產(chǎn)品的普及和推廣。結(jié)合目前的技術(shù)與水平與市場(chǎng)的接受程度， 聲控電子密碼鎖將成為這類(lèi)電子防盜產(chǎn)品的一部分。第二節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)聲控電子鎖是利用掌聲的節(jié)奏開(kāi)鎖，代碼檢測(cè)電路是系統(tǒng)的主要部分。是設(shè)計(jì)一個(gè)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(gòu)成（代碼可自行設(shè)定）。當(dāng)掌聲

8、產(chǎn)生的序列脈沖包含有自行設(shè)定的代碼 1101,使電路輸出一個(gè)高電平， 推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作把門(mén)打開(kāi)。 執(zhí)行結(jié)果由 LED 發(fā)光二極管指示。輸入一次開(kāi)鎖信號(hào)未將門(mén)打開(kāi)，可重復(fù)三次，否則，啟動(dòng)音響報(bào)警電路并自鎖。第二章系統(tǒng)總體方案選擇第一節(jié)方案比較圖2.1基于門(mén)電路原理框圖方案原理：掌聲通過(guò)傳聲器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，此電信號(hào)為負(fù)相脈沖信號(hào)，為尖波。電信號(hào)通過(guò)放大整形電路轉(zhuǎn)化為正脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)分別送到四個(gè)計(jì)數(shù)器中，同時(shí)脈沖信號(hào)輸入10 秒延時(shí)電路中，觸發(fā)電路延時(shí)，同時(shí)觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路輸出周期為 1 秒的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的高、低由指示電路顯示。將脈沖信號(hào)送到計(jì)數(shù)器 5 中，將計(jì)數(shù)結(jié)果送到 38 譯碼器中，

9、譯碼器輸出 Y1、Y2、Y3Y4 分別接在計(jì)數(shù)器的功能端，且分別選通計(jì)數(shù)器。由于計(jì)數(shù)器由譯碼器選通，因此在拍掌的時(shí)候也要注意時(shí)間的把握，計(jì)數(shù)器在高電平時(shí)選通，因此在 38 譯碼器的輸出端分別接上非門(mén)，脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)器在每個(gè)脈沖上升時(shí)候計(jì)數(shù)一次，同時(shí)選通 4 個(gè)并聯(lián)計(jì)數(shù)器中的一個(gè)，所以要脈沖信號(hào)為高電平后拍掌，由電路可以知道，必須*計(jì)數(shù)器 1先拍掌啟動(dòng)開(kāi)鎖電路，然后再按照正確的開(kāi)鎖密碼開(kāi)鎖。當(dāng)拍掌信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)為 1101 時(shí)，計(jì)數(shù)器 1計(jì)數(shù)器 4 的 Q1 分別 1101,計(jì)數(shù)器 3 輸出通過(guò)非門(mén)再與其他計(jì)數(shù)器輸出相與得到一個(gè)高電平， 即開(kāi)鎖電平。開(kāi)鎖電平驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖電路和開(kāi)鎖指示電路。計(jì)數(shù)器 6

10、 主要計(jì)數(shù)開(kāi)鎖次數(shù)，當(dāng)開(kāi)鎖次數(shù)超過(guò)限定次數(shù)啟動(dòng)報(bào)警電路，同時(shí)報(bào)警信號(hào)送到放大整形電路，使放大整形電路不工作，即自鎖。圖2.2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(hào)，經(jīng)三極管 C9013 反向放大后觸發(fā)一個(gè)NE555S 片構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，驅(qū)動(dòng)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。時(shí)鐘脈沖指示電路圖2.3基于檢測(cè)電路原理框圖方案原理：由原理框圖可見(jiàn)，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(gè)聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)負(fù)相尖脈沖，經(jīng)過(guò)三級(jí)管放大后觸發(fā) NE555 產(chǎn)生一個(gè)正脈沖信號(hào)，相當(dāng)于對(duì)信號(hào)的整形。正脈沖分兩路信號(hào)分別送到檢

11、測(cè)電路和NE556NE556 內(nèi)部由兩個(gè) NE555 構(gòu)成，一個(gè)做 10 秒單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路另一個(gè)做脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路。由放大整形后得到的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)反相送到延時(shí)電路，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路延時(shí)，延時(shí)電路產(chǎn)生的正脈沖信號(hào)觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖送到檢測(cè)電路，為檢測(cè)電路提供一個(gè)時(shí)鐘脈沖。當(dāng)輸入信號(hào)的信號(hào)不能使檢測(cè)電路啟動(dòng)開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，必須經(jīng)過(guò)聲音信號(hào)再次觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)，延時(shí)電路產(chǎn)生的正脈沖送到計(jì)數(shù)器，通過(guò)計(jì)數(shù)可以知道開(kāi)鎖次數(shù)，當(dāng)開(kāi)鎖次數(shù)超過(guò)限定次數(shù)時(shí)，觸發(fā)報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)信號(hào)觸發(fā)信號(hào)送到放大整形電路中，鎖定放大電路，從而達(dá)到自鎖的功能。設(shè)計(jì)中的核心部分是檢測(cè)電路，從 1101 序列脈沖作為開(kāi)鎖命令，

12、進(jìn)一步說(shuō)明電子線路工作原理和開(kāi)鎖過(guò)程。第一聲掌聲是使脈沖檢測(cè)電路進(jìn)入一個(gè)工作周期的啟動(dòng)信號(hào)。它使 10 秒的單穩(wěn)延時(shí)電路輸出一個(gè)高電平，開(kāi)啟了時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路，并輸出 7 個(gè)周期為 1 秒的方波，1101序列脈沖檢測(cè)電路開(kāi)始對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。若在一連串的掌聲中出現(xiàn)了“啪！啪！義！啪！”的節(jié)律時(shí)，意即輸入信號(hào)中包含有 1101 序列脈沖，則檢測(cè)電路有一個(gè)高電平輸出高電平。此即開(kāi)鎖信號(hào)，繼電器吸合，使開(kāi)門(mén)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，門(mén)被打開(kāi)。時(shí)序邏輯電路要求輸入信號(hào) x 脈沖與時(shí)鐘脈沖同步，即對(duì)拍手時(shí)機(jī)提出要求。由于檢測(cè)電路所用 JK 觸發(fā)器是在時(shí)鐘脈沖下降沿出現(xiàn)時(shí)，發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換，因此，當(dāng)時(shí)鐘脈沖高電平快要結(jié)開(kāi)鎖

13、模擬指示電路穩(wěn)路產(chǎn)單電沖秒時(shí)脈崛1010延及生計(jì)數(shù)器（開(kāi)鎖次數(shù)檢測(cè)傳聲器放大整形電路1101檢測(cè)電路開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路束前拍掌，則 x 為 1;拍掌太遲或不拍掌，則輸入信號(hào)被當(dāng)作 00。為了滿足時(shí)序電路這種同步工作的需要， 掌握好拍掌時(shí)機(jī)， 電路中設(shè)計(jì)了時(shí)鐘脈沖指示電路。 它由兩個(gè)不同顏色的光二極管 （黃、紅）來(lái)指示時(shí)鐘脈沖高、低電平，當(dāng)高電平時(shí)黃色發(fā)光二極管亮，表示時(shí)鐘脈沖處在高電位，此時(shí)拍掌，X 輸入為 1 信號(hào);不拍掌或在黃光熄滅以后再拍掌，輸入 x 為 0 信號(hào)。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(kāi)不了鎖；拍掌節(jié)律不符，開(kāi)不了鎖；不掌握開(kāi)鎖電路周期性，亦開(kāi)不了鎖。

14、因此對(duì)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(duì)打不開(kāi)鎖的。當(dāng)開(kāi)鎖次數(shù)超過(guò)限定次數(shù)是報(bào)警電路觸發(fā)同時(shí)電路自鎖增加了電路電子鎖的安全性。第二節(jié)方案論證方案一：當(dāng)?shù)谝粋€(gè)掌聲啟動(dòng)開(kāi)鎖電路后，啟動(dòng) 10 秒延時(shí)電路進(jìn)一步啟動(dòng)時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路整個(gè)電路開(kāi)始工作。在時(shí)鐘脈沖下依次選通計(jì)數(shù)器 1計(jì)數(shù)器 4,在同步時(shí)鐘脈沖下如果掌聲信號(hào)輸入為 1101,則計(jì)數(shù)器 1計(jì)數(shù)器 4 的 Q1 端輸出依次為 1101,計(jì)數(shù)器三的輸出經(jīng)過(guò)非門(mén)變低，四路信號(hào)經(jīng)過(guò)與門(mén)輸出為高電平，驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路工作，門(mén)打開(kāi)。如果在同步時(shí)鐘脈沖下接收的掌聲信號(hào)不為 1101,那么最后與門(mén)輸出為低， 開(kāi)門(mén)電路不工作。開(kāi)門(mén)次數(shù)

15、通過(guò)一個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)超過(guò)開(kāi)門(mén)次數(shù)電路驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路報(bào)警，且同時(shí)送出一個(gè)自鎖信號(hào)到放大整形電路，是整個(gè)電路自鎖，在報(bào)警后在可將計(jì)數(shù)器復(fù)位，則解除自鎖。因此只有把握開(kāi)門(mén)時(shí)間以及拍掌毫億兆時(shí)節(jié)奏，才能使門(mén)打開(kāi)，否則電路報(bào)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(shí)間比較短暫，報(bào)警不明顯，不易覺(jué)察，而且沒(méi)有設(shè)置掌聲信號(hào)檢測(cè)電路，電路不嚴(yán)謹(jǐn)，不予采用；方案三：當(dāng)?shù)谝粋€(gè)掌聲輸入電路經(jīng)過(guò)放大整形后送到 JK 觸發(fā)器，同時(shí)啟動(dòng) 10秒延時(shí)電路工作，延時(shí)電路進(jìn)一步啟動(dòng)時(shí)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(hào)要在觸發(fā)信號(hào)之前輸入。當(dāng)輸入掌聲信號(hào)為 1101 時(shí)，JK 觸發(fā)器經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，

16、最后輸入一個(gè)高電平，即開(kāi)鎖電平，驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路工作，門(mén)打開(kāi)。當(dāng)輸入掌聲信號(hào)不為 1101 時(shí)，JK 觸發(fā)器狀態(tài)變化結(jié)果輸出電平為低，即不能使門(mén)打開(kāi)。經(jīng)過(guò)計(jì)數(shù)器判斷開(kāi)門(mén)次數(shù)，當(dāng)開(kāi)門(mén)次數(shù)超過(guò)限定時(shí)，電路報(bào)警且信號(hào)返回到放大整形電路中使電路自鎖，整個(gè)電路的安全性得到了保證。電路還設(shè)置了復(fù)位功能，使電路從新工作。第三節(jié)方案選擇通過(guò)論證兩種方案雖然實(shí)現(xiàn)過(guò)程不同，但是都能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能。通過(guò)框圖我們可以看出方案一的電路結(jié)構(gòu)明顯比方案三的復(fù)雜，特別是在檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)中，方案一用了四個(gè)計(jì)數(shù)器。從成本考慮，方案一和方案三在實(shí)現(xiàn)同一個(gè)電路功能的時(shí)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(guò)

17、于電路過(guò)于復(fù)雜，電路元件重復(fù)較多，方案二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是低電平觸發(fā)，時(shí)間比較短暫，報(bào)警不明顯，不易覺(jué)察，而且沒(méi)有設(shè)置掌聲信號(hào)檢測(cè)電路，電路不嚴(yán)謹(jǐn)，不予采用。因此雖然三個(gè)方案都能實(shí)現(xiàn)功能，但方案二的可行性更高。在次，方案一在每次開(kāi)鎖的時(shí)候都必須先拍掌一次來(lái)啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)，相比之下方案三檢測(cè)與啟動(dòng)同步，設(shè)計(jì)方面比方案一更加巧妙，比方案二更嚴(yán)謹(jǐn)。因此我們選擇第三章單元模塊電路設(shè)計(jì)第一節(jié)延時(shí)及脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)選用雙時(shí)基電路 NE55 故現(xiàn)延時(shí)和脈沖產(chǎn)生。NE556&成的雙時(shí)基延時(shí)計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生電路，有單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路和計(jì)數(shù)脈2 部分組成，如圖所示。巧妙的電路組合，在電路設(shè)計(jì)時(shí)節(jié)約器件。其功能管腳如圖

18、3.1 所示:延時(shí)及脈沖產(chǎn)生電路如圖 3.2 所示。DEDEW-W-THTHDEDEVCVCTHTHRKE556VCVCOUTOUTR RRTRTOUTOUTGHDGHDTRT3.1NE556的管腳圖雙時(shí)基沖產(chǎn)生電路圖3.2延時(shí)及脈沖產(chǎn)生電路其工作原理是：在 NE556 的左邊夠成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，延時(shí) 10 秒，即一個(gè)開(kāi)鎖周期。在 NE556 的右邊夠成一個(gè)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(hào)，為 JK 觸發(fā)器提供時(shí)鐘信號(hào)。觸發(fā)信號(hào)后面接兩個(gè)發(fā)光二極管是為了指示電路高、低電平，當(dāng)脈沖為高電平時(shí)，LED3 發(fā)光，反之,則 LDE2

19、 發(fā)光。指示電路在指示何時(shí)拍掌時(shí)極其重要，過(guò)快或過(guò)慢夠不能打開(kāi)電子鎖，因此加上指示電路是十分必要的。第二節(jié)序列脈沖檢測(cè)電路設(shè)計(jì)序列脈沖檢測(cè)電路是智能聲控電子鎖的“大腦”，是判斷開(kāi)門(mén)與否的電路。該部分電路的設(shè)計(jì)工作，是整個(gè)電子線路的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。采用 74LS76 型雙 JK 觸發(fā)器，其引腳排列如圖 3,3 所示，其真值表見(jiàn)表 3.1。它采用主從型結(jié)構(gòu)，是下降邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，即在 CP 脈沖下降沿（“1 一 0”）觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)器的次態(tài)取決于它的狀態(tài)方程 Qn*=JQn+KQn,可見(jiàn)它具有置 1、置 0、保持和翻轉(zhuǎn)四種功能。觸發(fā)信芍rilC8OUTOUTTRTRC9LED2RDRllCIOLE

20、D3THTHvGHDGHD京ME556OUTOUTRTDEDETRMTHTHVC1圖3.374LS76引腳圖表3.174LS76的真值表輸入輸出SD一RD一CPJKQn+1Qn+1一01XXX1010XXX0100XXX001100QnQn一1110101101011111Qn一Qn11XXQnQn一74LS76 是帶有置位和清零的雙 JK 觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器都有一個(gè)單獨(dú)清零置“1”輸入端，有 Q 互補(bǔ)輸出。為下降沿觸發(fā)型 JK 觸發(fā)器。序列脈沖檢測(cè)電路如 3.4 所示。電路工作原理：當(dāng)輸入 X 信號(hào)依次為 1101 時(shí)，在電路圖最右邊的元件的 3 腳輸出一個(gè)高電平，否則輸出一個(gè)低電平。其中

21、CP 脈沖為整個(gè)電路提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，延時(shí)信號(hào)主要是在每一次開(kāi)鎖后是 JK 觸發(fā)器復(fù)位。第三節(jié)取樣及放大整形電路設(shè)計(jì)在這里 NE555 勺作用起到了整形及延時(shí)的目的。由其可構(gòu)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(yīng)用，在電冰箱保護(hù)電路設(shè)計(jì)中要求斷電延時(shí)，首先想到的就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時(shí)功能。一、時(shí)基電路 NE555NE555 時(shí)基電路 555 是一種用途較廣的精密定時(shí)器，可用來(lái)發(fā)生脈沖、作方波發(fā)生器、自激振蕩器、定時(shí)電路、延時(shí)電路、脈寬調(diào)制電路、脈寬缺少指示電路、監(jiān)視電路等。其工作電壓為518V,常用 1015V,最大輸出電流 200mA 可驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管、

22、繼電器、發(fā)光管、指示燈，做振蕩器時(shí)，最高頻率可達(dá) 300kHz。NE555 勺元件圖如 3.5 所示NE555圖3.5NE555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(dāng)觸發(fā)器接受上比較器 A1 從 R 卻輸入的高電平時(shí)，觸發(fā)器被置于復(fù)位狀態(tài)，3 腳輸出低電平； 當(dāng)觸發(fā)器接受下比較器 A1 從 S 卻輸入的高電平時(shí)， 觸發(fā)器被置于復(fù)位狀態(tài)， 3 腳輸出高電平；2 腳和 6 腳是互補(bǔ)的，2 腳只對(duì)低電平起作用，高電平對(duì)它不起作用，即電壓小于 1Ucc/3,此時(shí) 3腳輸出高電平。 6 腳為

23、閾值端， 只對(duì)高電平起作用， 低電平對(duì)它不起作用， 即輸入電壓大于 2Ucc/3,gTRIGDISTRIGDIS口CVcltCVcltTHRTHR稱高觸發(fā)端，3 腳輸出低電平，10但有一個(gè)先決條件，即 2 腳電位必須大于 1Ucc/3 時(shí)才有效。3 腳在高電位接近電源電壓Ucc,輸出電流最大可打 200mA4 腳是復(fù)位端，當(dāng) 4 腳電位小于 0.4V 時(shí)，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(shí)高（或低）、7 腳稱為虛高。8 腳接電源電壓 Vcc。二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸

24、發(fā)器在數(shù)字電路中應(yīng)用也是比較多的。通過(guò)上面 NE555 勺介紹我們已經(jīng)基本了解了其元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖 3.6:R.STTHRCVOLTTR.STTHRCVOLTTRIGRIGGICDGICDGNU圖3.6單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路工作原理：當(dāng)電路通電時(shí)，位于 7 腳的三極管截止，+Vcd!過(guò) R5tC5!行充電，當(dāng) C5i 的電壓大于 2/3Vcc 時(shí)，內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，RS 觸發(fā)器復(fù)位，輸出端為低，則三極管導(dǎo)通，電容迅速放電，輸出端為低保持不變。如果負(fù)跳變觸發(fā)脈沖由 2 輸入，當(dāng)電壓值下降到 1/3Vcc 時(shí)，同相比較器翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，RS1 蟲(chóng)發(fā)器置位，輸出端為高且三極管截止，電源通過(guò)

25、R5M 次向 C 疏電，重復(fù)上述過(guò)程，輸出高電平的脈沖寬度為 1.1RC。波形比較如圖 3.7 所示：11fr1DISCDISCOVTOVT圖3.7單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路波形圖三、取樣及放大整形電路取樣實(shí)際上就是將一個(gè)聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成一個(gè)電信號(hào)，用一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻串聯(lián)話筒既可后成，當(dāng)然這樣的電信號(hào)無(wú)法再數(shù)字電路中使數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)功能，因此必須經(jīng)過(guò)當(dāng)一個(gè)掌聲拍響后，話筒接收到聲音信號(hào)，話筒導(dǎo)通，則產(chǎn)生一個(gè)負(fù)相尖脈沖經(jīng)過(guò)電容 C6送到三極管的基極，經(jīng)過(guò)三極管將聲音脈沖信號(hào)放大，送到 NE555 勺 2 腳,觸發(fā) NE555 產(chǎn)生一個(gè)正脈沖信號(hào)，脈沖寬度由 R&C3 確定。從而達(dá)到將聲音信號(hào)取樣、放大整形

26、的目的。同是還可以將聲音信號(hào)延時(shí)，防止聲音信號(hào)時(shí)間短而導(dǎo)致聲音信號(hào)和 JK 觸發(fā)器不能同步的困擾。其中異或門(mén)輸入端為+VCC 和自鎖信號(hào)，當(dāng)電路正常工作時(shí)異或門(mén)輸出為高，當(dāng)電路報(bào)警時(shí)自鎖信號(hào)為高異或門(mén)輸出為低 NE555工作，從而達(dá)到電路自鎖的目的。12放大整形，電路如圖第四節(jié)開(kāi)鎖次數(shù)檢測(cè)及報(bào)警電路電路中設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)鎖檢測(cè)次數(shù)電路為電路起到一個(gè)保險(xiǎn)的作用，當(dāng)數(shù)次開(kāi)鎖失敗后通過(guò)次數(shù)檢測(cè)后可以自鎖電路以及報(bào)警， 為整個(gè)電子鎖的安全性提供了保證。 一、 計(jì)數(shù)器 74161目前，集成計(jì)數(shù)器在一些簡(jiǎn)單小型數(shù)字系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗麄兙哂畜w積小、功耗低、功能靈活等優(yōu)點(diǎn)。集成計(jì)數(shù)器的類(lèi)型很多，如 74161

27、、74LS19374LS290等若干集成計(jì)數(shù)器產(chǎn)品。集成計(jì)數(shù)器 74161 的引腳圖如 3,9 所示：RDVCCRDVCC3 3RCORCO_ _A AQ1Q1- -EQ2EQ2UC74161B口Q4Q4- EPETEPET- -ONE-LDONE-LD圖3.974161的引腳圖74161 是 4 位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器。其中 RM 異步清零端，LD 是預(yù)置數(shù)控制端，A、RGD 是預(yù)置數(shù)輸入端，EP 和 ET 是計(jì)數(shù)使能端，RCO 進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)提供了方便。74161 的功能如下：異步清零：當(dāng) RD=0 寸，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，計(jì)數(shù)器輸出將被直接置零,稱為異步清

28、零。同步并行預(yù)置數(shù)：當(dāng) RD=1 的條件下，當(dāng) LD=O 且有時(shí)鐘脈沖 CP 的上升沿作用時(shí)，ARGD 輸入端的數(shù)據(jù)分別被 Q1、Q2、Q3Q4 所接收。由于這個(gè)置數(shù)操作要與 CP 上升沿同步，且 AD 的數(shù)據(jù)要同時(shí)置入計(jì)數(shù)器，稱為同步并行置數(shù)。保持：在 RD=LD=1 勺條件下，當(dāng) ET*EP=0 即兩個(gè)計(jì)數(shù)使能中有 0 時(shí)，不管有沒(méi)有 CP 脈沖作用，計(jì)數(shù)器都將保持原有狀態(tài)不變。需要說(shuō)明的是，當(dāng) ET=1、EP=0時(shí)進(jìn)位輸出 RCO&保持不變，而當(dāng) ET=0 時(shí)，不管 EP 狀態(tài)如何，進(jìn)位輸出 RCO=0計(jì)數(shù)：當(dāng) RD=LD=EP=ET=1,74161 處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。13、開(kāi)鎖次數(shù)

29、檢測(cè)及報(bào)警電路對(duì)于次數(shù)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單一，直接有一個(gè)計(jì)數(shù)器可以完成次數(shù)檢測(cè),圖3.10開(kāi)鎖次數(shù)檢測(cè)及報(bào)警電路當(dāng) 74161 的 RDLDERET 分別為高時(shí)，當(dāng) 2 腳 CP 脈沖端有脈沖信號(hào)時(shí)，在每個(gè)脈沖的上升沿時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù) 1。 圖中電路的 2 腳 CP 脈沖為 10 秒延時(shí)電路的輸出正脈沖， 通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)， 由 QtQ2、Q3Q4 輸出相應(yīng)的正脈沖次數(shù)，Q4 為最高位，由每次開(kāi)鎖都要使 10 秒延時(shí)電路產(chǎn)生一個(gè)延時(shí)脈沖，且脈沖寬度約為一個(gè)開(kāi)鎖周期。在電路設(shè)計(jì)為最后多可以開(kāi) 4 次，由電路輸出可知：當(dāng)?shù)谝淮巍⒌诙?、直到第五次，Q4Q3Q2Q1 分別為 0001、0010、0011、0

30、100、0101,由此可知當(dāng)?shù)?5 次開(kāi)鎖時(shí) Q3Q1 同時(shí)為 1,經(jīng)過(guò)與門(mén)輸出電平為高，三極管導(dǎo)通，報(bào)警電路報(bào)警。與門(mén)的第 3腳經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)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?cè)?74161 上加了一個(gè)復(fù)位電路，當(dāng)電路報(bào)警后，將開(kāi)關(guān)閉合，RD=0W 門(mén)輸出為低，電路解除自鎖。第五節(jié)開(kāi)鎖電路設(shè)計(jì)通過(guò)一系列的環(huán)節(jié)，當(dāng)輸出掌聲信號(hào)與檢測(cè)電路相同時(shí)，檢測(cè)電路輸出的高電平可以驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖電路，具體電路設(shè)計(jì)如圖 3.11 所示：14vcc三開(kāi)門(mén)電機(jī)負(fù)載圖3.11開(kāi)鎖電路開(kāi)鎖信號(hào)為高電平，則 LED1 點(diǎn)亮，作為開(kāi)鎖指示。K1 迅速吸合，開(kāi)門(mén)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，門(mén)打開(kāi)。在繼電器回路中設(shè)置 R1、C2

31、勺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一基本原理沒(méi)汁而成的。當(dāng)開(kāi)鎖信號(hào)由低電平突變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，由于電容 C25 端的電壓不能突變，因此較強(qiáng)的充電電流流經(jīng)繼電器的線包，使 K1 迅速動(dòng)作吸合。吸合后繼電器線包中維持電流由電阻 R1S 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準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定。若取消 R 儕 DC2,當(dāng)開(kāi)鎖信號(hào)電平由低電位突變?yōu)楦唠娢粫r(shí)，因負(fù)載電流增大，12V 俞出電壓就會(huì)明顯下降，使保護(hù)器工作不穩(wěn)定。電路中還有一個(gè)相當(dāng)重要的部分即直流穩(wěn)壓電源。220V 的電壓經(jīng)過(guò) T1 變壓后，再經(jīng)過(guò) IN4001

32、以及電容整流、濾波后輸出一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，為整個(gè)電路中大量的數(shù)字器件提供一個(gè)可靠的直流電壓，是電路實(shí)現(xiàn)預(yù)想的功能。15第四章調(diào)試電路第一節(jié)調(diào)試要點(diǎn)調(diào)試時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，使輸出方波周期 Top 在 1-2s 之間10s 單穩(wěn)延時(shí)時(shí)間TW交7Top信號(hào)單穩(wěn)延時(shí)時(shí)間TW產(chǎn)(0.5-0.7)Top(4)電容 C10 為防止高頻自激而設(shè)計(jì)，調(diào)試時(shí)不宜取得過(guò)大。(5)調(diào)試時(shí):Cp、X、Q。Q1、Y 的波形如圖 4.1 所示。0000Q1Q1Y Y圖4.1在CP脈沖下的波形圖第二節(jié)電路調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)整個(gè)電路能夠同步實(shí)現(xiàn)功能。使電路通電，將 NE55M 邊的NE55 限能端接高電平，通過(guò)對(duì)電容、電阻的調(diào)節(jié)使脈沖產(chǎn)生電路的周期為 1 秒，結(jié)果可通過(guò)頻率計(jì)測(cè)得。然后通過(guò)調(diào)節(jié) NE556 左邊的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路使電路延時(shí)間為T(mén)W2=1.1RC=7 秒。由上面的波形電路圖可知道，需要調(diào)節(jié) NE555 輸入信號(hào)延時(shí)電路延時(shí)為T(mén)WI=0.7秒，同理調(diào)節(jié) NE555 的外接電容、電阻使其延時(shí)間達(dá)到要求。通過(guò)調(diào)節(jié)，輸入正確的掌聲信號(hào)后看是否