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電子密碼鎖課程設(shè)計(綜合實驗)報告(2012——2013年度第1學(xué)期)名稱:電子技術(shù)綜合實驗題目:電子密碼鎖院系:核科學(xué)與工程學(xué)院班級:核電1004班學(xué)號:1101440423學(xué)生姓名:許京亞指導(dǎo)教師:王赟設(shè)計周數(shù):1成績:日期:2013年1月18日《電子技術(shù)》綜合實驗任務(wù)書一、目的與要求1.目的2.要求二、主要內(nèi)容共有8個既有學(xué)習(xí)價值又有一定實用性和趣味性的設(shè)計課題,學(xué)生根據(jù)自身情況自由選擇其中之一。1.移位寄存器型彩燈控制器2.智力競賽搶答器3.電子拔河游戲機4.交通信號燈控制器5.數(shù)字電子鐘6.電子密碼鎖7.電子秒表8.數(shù)字電子鐘(硬件)三、進(jìn)度計劃序號設(shè)計(實驗)內(nèi)容完成時間備注1設(shè)計內(nèi)容講解,學(xué)習(xí)資料查找方法半天2發(fā)放材料、清點材料、熟悉各種元器件半天3查找資料、設(shè)計電路、繪制總體電路草圖1天4電路組裝并調(diào)試或在Multisim上繪制電路圖、仿真并調(diào)試2天5驗收、撰寫實驗報告1天四、設(shè)計(實驗)成果要求1.學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計,通過論證與選擇,確定總體方案;然后對方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計計算;最后畫出總體電路圖。2.在Multisim軟件平臺上學(xué)生可直接設(shè)計、仿真和實現(xiàn),直至達(dá)到設(shè)計要求。五、考核方式綜合以下指標(biāo)評定綜合實驗總成績:優(yōu)、良、中、及格和不及格。1.設(shè)計方案的正確性與合理性;2.實驗動手能力(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力以及創(chuàng)新精神等);3.總結(jié)報告;4.答辯情況(課題的論述和回答問題的情況);5.設(shè)計過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神。學(xué)生姓名:許京亞指導(dǎo)教師:王赟2013年1月18日一、綜合實驗的目的與要求鎖是人們生活中的常用物品。本題要求用電子器件設(shè)計制作一個密碼鎖,使之在輸入正確的代碼時,輸出開鎖信號以推動執(zhí)行機構(gòu)動作,并用紅燈亮、綠燈滅表示關(guān)鎖,而綠燈亮、紅燈滅表示開鎖。1.在鎖的控制電路中儲存一個可修改的4位二進(jìn)制代碼作為密碼,當(dāng)輸入代碼和鎖的密碼相等時,進(jìn)入開鎖狀態(tài)使鎖打開。2.從第一個按鈕觸動之后的5秒內(nèi)若未將鎖打開,則電路進(jìn)入自鎖狀態(tài),使之無法再打開,并由揚聲器發(fā)出持續(xù)20秒的報警信號。二、設(shè)計框圖及電路系統(tǒng)概述1.電路系統(tǒng)概述及實現(xiàn)的功能為了達(dá)到基本要求本電路應(yīng)包括以下模塊:開關(guān)模塊、輸入鎖存模塊、密碼修改模塊、密碼存儲模塊、比較電路模塊、定時電路模塊、顯示電路模塊、音響電路模塊,同時本電路為了實現(xiàn)其他功能還增加了一些模塊將在下面詳細(xì)說明。其實現(xiàn)的功能有:安裝及自鎖后的復(fù)位、密碼的修改和復(fù)位、電子鎖的打開及關(guān)閉、5秒計時及自鎖后的20秒報警等,其中電子鎖打開時可以靠按鍵開關(guān)復(fù)位,自鎖時必須要密碼和磁卡開關(guān)才能復(fù)位。2.簡化的原理框圖各單元電路的設(shè)計方案及原理說明、參數(shù)計算十進(jìn)制數(shù)字輸入模塊此模塊是為了實現(xiàn)十進(jìn)制數(shù)字輸入,有共十個按鍵分別從左到右對應(yīng)0-9十個數(shù)字,圖示如下。圖12.輸入數(shù)字個數(shù)計數(shù)及六位密碼分配模塊其中計數(shù)是為了在輸入數(shù)字時產(chǎn)生一個高電平(作為計數(shù)器的時鐘信號),同時作為標(biāo)記將密碼輸入到對應(yīng)編號的寄存器儲存起來。計數(shù)由三個或門(U21,U5和U11A為了在有輸入時產(chǎn)生高電平)和一個計數(shù)器組成(U8或U27產(chǎn)生編號)。密碼分配模塊是為了將輸入的數(shù)字儲存到相應(yīng)的寄存器。由計數(shù)器(U8或U27)、3-8路分配器(U16或U29)以及若干個非門組成。其工作原理是:當(dāng)在輸入模塊輸入第N個數(shù)字時,計數(shù)器輸出端輸出N(由U10可以看到),分配器接收信號后將在第N個輸出端輸出一個高電平,此時對應(yīng)的寄存器被激活。圖2圖3輸入密碼及預(yù)制的密碼儲存模塊此模塊是為了將輸入模塊輸入的數(shù)字儲存起來。由一個鎖存器(最左側(cè)),六個寄存器組成和六個顯示器組成。鎖存器的作用是將最近一個輸入的數(shù)字(第N個)記錄下來,此時由上一模塊產(chǎn)生的信號將第N個寄存器激活,將此數(shù)字保存起來。圖4圖54.比較模塊由六個比較器組成。作用是比較預(yù)制的密碼和輸入的是否一致,一直則產(chǎn)生高電平,否則產(chǎn)生低電平。圖65.5秒計時及20秒報警模塊此模塊是由三個計數(shù)器(U50、U53、U57)一個蜂鈴(U54)若干原件組成。工作原理是在電子鎖進(jìn)入開鎖狀態(tài)時開始5秒計時,若在5秒內(nèi)開鎖成功則開鎖信號將此電路關(guān)閉,否則產(chǎn)生一個信號使電子鎖進(jìn)入自鎖狀態(tài)并啟動20秒報警。圖7開鎖、關(guān)鎖復(fù)位及各模塊開關(guān)模塊此模塊包括下圖部分,及其他一些邏輯門原件及開關(guān)。功能是直接產(chǎn)生開鎖信號,同時產(chǎn)生信號控制各模塊。其中鎖存器(U78A)直接產(chǎn)生開關(guān)鎖信號。開關(guān)中J15為主復(fù)位開關(guān),J14和J6(圖9)是聯(lián)動開關(guān),J6同時是開鎖開關(guān),J12為密碼預(yù)制開關(guān)。所有按鍵均處于打開,電子鎖處于等待狀態(tài)。正常工作時(可有J15調(diào)控)U78A下端為高電平,當(dāng)J6接通時計時電路開始5秒計時,同時可以輸入密碼。若密碼正確,且計數(shù)電路計數(shù)為6(即數(shù)位了6為密碼)U80A輸出高電平。此時U78A輸出上輸出端輸出高電平,電子鎖打開,同時計時模塊被關(guān)閉,若想關(guān)閉密碼鎖則打開J6(此時J14接通一次)電子鎖將鎖上回復(fù)等待狀態(tài);若密碼輸入錯誤且未到5秒,必須輸滿6位,然后可重新輸入;若5秒未將鎖打開,則計時模塊產(chǎn)生信號將U78A下端置0,此時進(jìn)入自鎖狀態(tài),若想打開只有閉合J6且接通主復(fù)位開關(guān)J15(由鑰匙控制)。當(dāng)鎖打開時可將J12接通(由鑰匙控制)此時由U73A和U81A產(chǎn)生信號將密碼輸入模塊和計時模塊關(guān)閉預(yù)制密碼模塊被打開此時可以修改密碼。修改好后將J12斷開。再將J6斷開,復(fù)位后電子鎖回到等待狀態(tài)。圖8圖9調(diào)試過程及結(jié)果分析系統(tǒng)整體圖仿真開始時將所有開關(guān)打開,將主復(fù)位開關(guān)J15和J14分別接通,此時開關(guān)模塊鎖存器U78A下輸入端輸入高電平,系統(tǒng)置于等待狀態(tài)。此時密碼為000000。將J6按下,此時處于正常工作狀態(tài),密碼輸入模塊、計數(shù)模塊、比較模塊、計時模塊正常工作。1.5秒內(nèi)密碼輸入000000時,計數(shù)模塊計數(shù)為6輸出高電平,比較模塊輸出高電平,則開關(guān)模塊鎖存器U78A兩輸入端均為高電平,上輸出端輸出高電平,鎖打開,同時產(chǎn)生信號使U77A產(chǎn)生低電平將及時模塊斷開。若要關(guān)鎖可直接將J6斷開,系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)。開鎖成功時可將密碼預(yù)制(修改)開關(guān)J12接通進(jìn)入密碼修改狀態(tài),同時由U73A和U81A產(chǎn)生低電平將輸入等模塊斷開。修改好后將J12斷開,再將J6斷開即可恢復(fù)等待狀態(tài)。若5秒內(nèi)未將鎖打開則由計時模塊輸出信號將U78A下輸入端置0,電子鎖進(jìn)入自鎖狀態(tài)且20秒計時模塊激活同時報警。此時只有將J6接通輸入正確的密碼后接通J15(主復(fù)位)才可使鎖打開回到正常狀態(tài)。經(jīng)過測試以上功能均可正常實現(xiàn)。本鎖的特點是,必須輸入滿6位密碼時才可能產(chǎn)生開鎖信號,繼續(xù)輸入將進(jìn)入下一循環(huán)。設(shè)計、安裝及調(diào)試中的體會本次實踐讓我學(xué)到很多東西,主要有以下幾點。一是做事情要有計劃有條理,比如拿到本題后要分析明確電子鎖需要具有哪些功能、實現(xiàn)這些功能的系統(tǒng)流程以及每個流程中有哪些模塊、這些模塊需要哪些原件,之后才能逐步實現(xiàn)這些功能。二是學(xué)會了模塊化設(shè)計的思想,比如本題是先將每個模塊分別設(shè)計出來后在將其組裝起來的。三是學(xué)會了先假設(shè)、簡化問題解決問題的方法,比如在模塊調(diào)試的時候由于沒有和其他模塊聯(lián)動,所以先設(shè)置固定的信號源調(diào)試,待總體組裝后再整體調(diào)試;還有就是用小燈泡測試電平的小竅門。除了做事的方法我還初步學(xué)會了使用Multisim這種工具的數(shù)字仿真功能,同時鍛煉了自己的思維能力和動手能力,還發(fā)現(xiàn)了自己對電子仿真的興趣。參考文獻(xiàn)【1】秦曾煌,姜三勇.電工學(xué)(下冊)電子技術(shù).第七版.
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