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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)長春建筑學(xué)院2018-2019(二)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書專 業(yè): 建筑電氣與智能化 姓 名: 劉琦峰 班 級: 建電1701 學(xué) 號: 17 指導(dǎo)教師: 孫萍 張欣 日 期:2019年5月27日-5月31日城建學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績評分表設(shè)計(jì)題目: 數(shù)字電子密碼鎖設(shè)計(jì) 成績組成評分標(biāo)準(zhǔn)滿分得分設(shè)計(jì)期間工作表現(xiàn)出勤,遵守紀(jì)律情況30分學(xué)習(xí)態(tài)度,勤奮刻苦程度,協(xié)作精神等成果質(zhì)量計(jì)算書內(nèi)容全面,計(jì)算準(zhǔn)確,字體規(guī)范,格式符合要求40分方案的合理性圖紙圖面清晰,設(shè)備選擇合理,
2、管線標(biāo)注正確答辯情況回答問題概念清楚,準(zhǔn)確、深入,邏輯性好30分總計(jì)100分核定成績:評閱教師:目 錄 TOC o 1-3 h z u 一設(shè)計(jì)題目1、設(shè)計(jì)目的(1)鞏固和加深對電子電路基本知識的理解,提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識的能力;(2)培養(yǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)需要選學(xué)參考書籍,查閱相關(guān)手冊、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力;(3)通過電路方案的分析、論證和比較,設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件、電路組裝、調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié),提高自身動手能力;(4)通過課程設(shè)計(jì),培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力、提高綜合運(yùn)用知識的能力,同時也有助于為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);(5)隨著人們生活水平的提高,如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出,傳統(tǒng)的
3、機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單,被撬的事件屢見不鮮,電子鎖由于其保密性高,使用靈活性好,安全系數(shù)高,受到了廣大用戶的親睞。2、設(shè)計(jì)要求(1)設(shè)計(jì)一個數(shù)字電子鎖,有其預(yù)先設(shè)定好的密碼,該密碼可以修改。(2)輸入密碼按確定鍵后,若密碼正確則鎖打開;若密碼不正確則電路發(fā)出報警信號。任意輸入密碼而不按確定鍵的話電路不會有反應(yīng)。(3)任意輸入密碼而不按確定鍵的話電路不會有反應(yīng)。(4)打開的持續(xù)時間為Tx,警報持續(xù)時間也為Tx,即按下確定鍵到松開后10秒,按住確定鍵不放的話一直打開或報警。二整體方案設(shè)計(jì)1、整體方框圖修改密碼修改密碼密碼驗(yàn)證模塊密碼輸入密碼驗(yàn)證模塊密碼輸入邏輯組合模塊邏輯組合模塊開鎖信號開鎖信號鎖
4、定輸入鎖定輸入報警信號 報警信號計(jì)時模塊確定密碼計(jì)時模塊確定密碼2、系統(tǒng)方案論證(1)總體方案的設(shè)計(jì) 針對題目設(shè)計(jì)要求,經(jīng)過分析與思考,我擬定了以下四種方案: 方案一:用TTL與CMOS芯片設(shè)計(jì),由下而上設(shè)計(jì)整個總統(tǒng),首先構(gòu)成功能單元電路在再由此組裝。此方案設(shè)計(jì)思路明確,所用知識簡單。易于調(diào)試安裝接線,但使用器件較多,系統(tǒng)不是很穩(wěn)定,用處明顯不足。但相對于初學(xué)者而言,選擇此方案比較實(shí)際,易于實(shí)現(xiàn)。 方案二:用TTL與CMOS芯片設(shè)計(jì),由下而上設(shè)計(jì)整個系統(tǒng),首先確定系統(tǒng)的邏輯功能,將系統(tǒng)分為控制器和邏輯器,再用ASM確定控制器算法。由此方案系統(tǒng)集成度較高且穩(wěn)定,但控制器實(shí)現(xiàn)算法較難設(shè)計(jì),且接線煩
5、亂(需用總線),鑒于設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)問題。 方案三:用可編程邏輯器件ispLSI1061實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),由下而上設(shè)計(jì)整個系統(tǒng),將邏輯電路輸入可編程開發(fā)系統(tǒng),編譯成JEDEC文件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電路。但是,基于初學(xué)者可編程邏輯器件知識欠缺,對系統(tǒng)軟件平臺和硬件的不熟悉,所以該設(shè)計(jì)方案有明顯的難度。方案四:用單片機(jī)設(shè)計(jì),用Keil編寫一個C程序,將其拷進(jìn)單片機(jī)系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)密碼鎖功能。此方案只需在程序上花點(diǎn)功夫,易于實(shí)現(xiàn),但對于單片機(jī)未免大材小用,不適合大規(guī)模設(shè)計(jì)。 (2)總體方案的選擇方案一與其他方案最大的不同就在,方案一是基于基本要求而設(shè)計(jì)的。四種方案的基本思路相同,將整個設(shè)計(jì)電路的功能模塊化,設(shè)計(jì)思想比較簡單。
6、元件種類使用的簡單而且少,且都較熟悉易于組裝電路。這么設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是,電路設(shè)計(jì)模塊化,易于檢查電路,對后面的電路組裝和電路調(diào)試都很方便。為了短時間內(nèi)完成設(shè)計(jì)和高效率,我選擇了方案一。三、單元電路設(shè)計(jì)密碼檢測與修改電路開始時可以在電路中的key=8,key=7,key=6,key=5鍵設(shè)置起始開鎖密碼,或者在鍵盤上按數(shù)字8,7,6,5也可以實(shí)現(xiàn)。在key=E,key=F,key=G,key=H鍵進(jìn)行輸入密碼并與儲存密碼比較,或者在鍵盤上按E,F,G,H也可以。只有在10s內(nèi)輸入密碼與設(shè)置密碼相同時,鎖才打開(在總原理圖中此時X2綠燈亮),如下圖a所示。若有一個密碼不同且時間超過10s時,電路則會
7、進(jìn)入報警與鎖死狀態(tài)(在總原理圖中為X1藍(lán)燈X3紅燈同時亮)。如果想換密碼也很容易,只要將電路中的密碼修改區(qū)中的幾個開關(guān)變換一下就可以了。圖a 密碼檢測與修改電路電路工作原理;當(dāng)一個選通端(E1)為高電平,另兩個選通端((/E2)和(/E3))為低電平時,可將地址端(A0、A1、A2)的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。(即輸出為Y0至Y7的非)比如:A2A1A0=110時,則Y6輸出端輸出低電平信號。利用 E1、E2和E3可級聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器;若外接一個反相器還可級聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時,74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。輸入鍵盤為6個
8、邏輯開關(guān);74LS85D為3線-8線譯碼器,它的真值表如表1-1。 表1-1 真值表輸入輸出S1S2+S3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70XXXX11111111X1XXX111111111000001111111100011011111110010110111111001111101111101001111011110101111110111011011111011011111111110由表1-1可知每個輸出端為0時都有唯一的輸入碼,所以可以把S1、S2、S3、A2、A1和A0作為密碼輸入端,與輸入鍵盤相連,共有26=64種輸入情況。Y0-Y7只需要選擇其中一端作為密碼驗(yàn)證信
9、號輸出就行了。有8個選擇,也就是修改密碼時,只有8個不同的固定密碼可以選。密碼設(shè)定端至74LS160D,密碼和密碼選擇端對應(yīng)表如表1-2.表1-2 密碼和密碼選擇段對應(yīng)表密碼設(shè)定端的連接密碼Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7鍵盤輸入限時電路 如果輸入密碼的時間超過10秒(一般而言用戶不會超過10秒),防止他人非法操作,電路將對鎖發(fā)送鎖死信號并讓報警器開始持續(xù)20s的報警。用XFG1(即函數(shù)信號發(fā)生器)當(dāng)做脈沖源,其頻率改為1HZ即可。原理圖如下圖b所示。圖b 鍵盤限時輸入電路本電路是由4 個主從觸發(fā)器和用作除2計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長度為除5的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。有選通的零復(fù)位和置9
10、輸入。74LS160 芯片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(直接清零) 用于快速計(jì)數(shù)的內(nèi)部超前進(jìn)位 用于n 位級聯(lián)的進(jìn)位輸出 同步可編程序 有置數(shù)控制線 二極管箝位輸入 直接清零 同步計(jì)數(shù) 本電路是由4 個主從觸發(fā)器和用作除2計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)周期長度為除5的3位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器所用的附加選通所組成。有選通的零復(fù)位和置9輸入。74ls160特點(diǎn)用于快速計(jì)數(shù)的內(nèi)部超前進(jìn)位用于n位級聯(lián)的進(jìn)位輸出同步可編程序有置數(shù)控制線二極管箝位輸入直接清零同步計(jì)數(shù)74LS160引腳圖與功能說明RCO 進(jìn)位輸出端ENP 計(jì)數(shù)控制端QA-QD 輸出端 ENT 計(jì)數(shù)控制端CLK 時鐘輸入端CLR 異步清零端(低電平有效)LOAD 同步并行置入端
11、(低電平有效)譯碼器的8個輸出端口分別連接到邏輯開關(guān)8個接口上面,這樣就可以實(shí)現(xiàn)選擇密碼的功能,但是密碼只有固定的8種。然后D觸發(fā)器再把密碼驗(yàn)證模塊送來的驗(yàn)證結(jié)果存住。按下確定鍵時,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器送過來的上升沿使觸發(fā)器做出反應(yīng)。如表1-3為D觸發(fā)器真值表。表1-3 D觸發(fā)器真值表輸入輸出CLKDQ0011下降沿X保持鎖定與解鎖電路 在輸入密碼與設(shè)置密碼不同并超出10s時,電子密碼鎖關(guān)鎖,紅燈亮。并開始報警,即藍(lán)燈亮,此時電路進(jìn)入鎖死狀態(tài),在20秒后報警結(jié)束,但電路一直保持鎖死狀態(tài)(X3持續(xù)亮)。其電路原理圖如下圖c所示。圖c 鎖定與解鎖電路74LS04D是常用的 2輸入四與非門集成電路,他的作用
12、很簡單顧名思義就是實(shí)現(xiàn)一個與非門。此模塊的兩個輸入端是接鎖定模塊的輸出端A和計(jì)時模塊的輸出端B。兩個輸出端分別接開鎖指示燈S和報警指示燈J。他們的真值表如表1-4所示。 表1-4ABSJ0011010110111110由此可以選用74LS04D實(shí)現(xiàn)該模塊的邏輯功能A的非直接用74LS74D的3引腳輸出。四、總電路原理圖及器件清單總電路原理圖如圖d所示:圖d 總電路原理圖器件清單如表2-1:表2-1 器件清單名稱型號數(shù)量十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160D2個與門7408N4個計(jì)數(shù)器74LS74D1個數(shù)值比較器74LS85D1個觸發(fā)器74LS74D2個函數(shù)信號發(fā)生器XFG11個非門74LS04D1個或門
13、7432N1個綠燈PROBE_DIG_GREEN1個紅燈PROBE_DIG_RED1個藍(lán)燈PROBE_DIG_BLUE1個撥動開關(guān)單刀雙擲11個五、仿真結(jié)果及分析1、開鎖電路仿真預(yù)先將函數(shù)發(fā)生器的S2接口連接,即選擇密碼為A0CD.輸入密碼A0CD(撥動邏輯開關(guān)J1-J8)后,按一下確定鍵(S1),便可以看到LED1亮了,即電路屬于開鎖狀態(tài),這與理論分析一致。若一直按著確認(rèn)鍵(S1)不放,則LED1一直亮,松開確認(rèn)鍵(S1),綠燈熄滅。這也就證明的,開鎖部分仿真成功。如圖e所示圖e 開鎖電路仿真2、報警電路仿真預(yù)先將函數(shù)發(fā)生器的S2連接,即選擇密碼為A0CD.輸入密碼ABCD(撥動邏輯開關(guān)J1
14、-J8)后,按一下確定鍵(S1),便可以看到LED2亮了,即電路為報警狀態(tài),這與理論分析一致。若一直按著確認(rèn)鍵(S1)不放,則LED2一直亮,松開確認(rèn)鍵(S1),紅燈熄滅。這也就證明的,報警部分仿真成功。報警仿真如圖f、i所示:圖f 報警電路仿真圖i 報警電路仿真六焊接與調(diào)試1、焊接步驟(1)電烙鐵使用前要上錫,具體方法是:將電烙鐵燒熱,待剛剛能熔化焊錫時,涂上助焊劑(松香),再用焊錫均勻地涂在烙鐵頭上,使烙鐵頭均勻的吃上一層錫(亮亮的薄薄的就可以)。(2)在進(jìn)行普通焊接的時候(比如在萬能板上焊接直插式元件),一手烙鐵,一手焊錫絲,靠近根部,兩頭輕輕一碰,一個焊點(diǎn)就形成了。(3)在萬能板上焊接
15、直插元件時,要將引腳盡量插到底。(4)焊接時間不宜過長,否則容易燙壞元件,必要時可用鑷子夾住管腳幫助散熱。(5)焊接完成后,要用酒精把線路板上殘余的助焊劑清洗干凈,以防炭化后的助焊劑影響電路正常工作。(6)元件焊接順序先難后易,先低后高,先貼片后插裝。 宗旨:焊接方便,節(jié)省時間。 先焊接難度大的,這主要是指管腳密集的貼片式集成芯片。如果把這些難度大的放于最后焊接,一旦焊接失敗把焊盤搞壞,那就會前功盡棄。先低后高,先貼片后插裝。這樣焊接起來方便。如先把高的元件焊接了,有可能妨礙其他元件的焊接,尤其是高大的元件密集眾多的時候。如果先焊接插裝的元件,電路板就會在焊臺上放不平,影響焊接心情。2、總電路
16、的調(diào)試(1)檢查電路連線是否正確,包括錯線、少線和多線。(2)按照電路圖檢查安裝的線路(3)按照實(shí)際線路來對照原理電路進(jìn)行查線這是一種以元件為中心進(jìn)行查線的方法。把每個元件(包括器件)引腳的連線一次查清,檢查每個引腳的去處在電路圖上是否存在。 為了防止出錯,對于已查過的線通常應(yīng)在電路圖上做出標(biāo)記,最好用指針式萬用表“1”擋,或數(shù)字式萬用表“擋”的蜂鳴器來測量,而且直接測量元器件引腳,這樣可以同時發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。3、分析及總結(jié)本設(shè)計(jì)電路可以分為5部分:密碼輸入部分,密碼修改部分,密碼輸出鎖定部分,定時器觸發(fā)部分和開鎖/報警邏輯部分。焊接時應(yīng)按部分焊接,以便保持思路清晰,焊接順利,并且可以逐步
17、檢查正確性。在調(diào)試過程中,密碼輸錯,最開始報警電路只有蜂鳴器響,紅色燈不亮,萬用表顯示它兩端沒有電壓,然后就更換了與之串聯(lián)的電阻,之后依舊不亮,于是考慮到是不是驅(qū)動電壓不夠,將電阻短接后,紅色燈便亮了。而與之并聯(lián)的綠色燈,它可以正常點(diǎn)亮。加在他們兩端的電壓是一樣大小的,但為何紅色燈就是不亮,且實(shí)際檢測中,電壓也要比綠色燈兩端的電壓要低???結(jié) 本學(xué)期我們開設(shè)了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課,這門學(xué)科屬于電子電路范疇,與我們的專業(yè)也都有聯(lián)系,且都是理論方面的指示。正所謂“紙上談兵終覺淺,覺知此事要躬行?!睂W(xué)習(xí)任何知識,僅從理論上去求知,而不去實(shí)踐、探索是不夠的,所以在本學(xué)期暨數(shù)電剛學(xué)完之際,緊接著來一次電子
18、電路課程設(shè)計(jì)是很及時、很必要的。這樣不僅能加深我們對電子電路的任職,而且還及時、真正的做到了學(xué)以致用。這兩周的課程設(shè)計(jì),先不說其他,就天氣而言,確實(shí)很艱苦。受副熱帶高氣壓影響,這兩周都被高溫籠罩著。人在高溫下的反應(yīng)是很遲鈍的,簡言之,就是很難靜坐下來動腦子做事。天氣本身炎熱,故在上機(jī)仿真時,真是艱熬,坐下來才一會兒,就全身濕透,但是炎炎烈日擋不住我們求知、探索的欲望。通過我們不懈的努力與切實(shí)追求,終于做完了課程設(shè)計(jì)。在這次課程設(shè)計(jì)過程中,我也遇到了很多問題。比如在尋找一些不常見的元器件時,我就弄了很長時間,使用錯誤的元器件代替,這直接導(dǎo)致了我無法很順利地對電路進(jìn)行仿真,然后翻閱了大量書籍,查資料,終于在書中查到了有關(guān)章節(jié),并參考,并設(shè)計(jì)出了數(shù)字電子密碼鎖的電路圖。但在設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)時就不是那么一帆風(fēng)順了。我同樣是查閱資料,雖找到了原理框圖,但電路圖卻始終設(shè)計(jì)不出來,實(shí)在沒辦法,只能用正弦函數(shù)發(fā)生器來代替。在此,我深表遺憾! 在此我要感謝我們的專業(yè)課老師,老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致,一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)
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