帶密碼鎖的電子門鈴報警電路

1、 課程設計報告 課 程 名 稱 數(shù)字電子技術 設 計 題 目 帶密碼鎖的電子門鈴電路 系 部 名 稱 機械電子工程系 專 業(yè) 班 級 電子信息工程2013級 姓 名 徐敏 學 號 13452040 成 績 指 導 教 師 胡子健 2015年6月帶密碼鎖的電子門鈴報警電路 作者： 徐敏 同組：吳燕 目錄一、課設的目的與要求3二、工作原理及設計思路5三、主要的芯片簡單介紹6一）、555定時器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清單12六、設計心得與所參考文獻14附錄：數(shù)字電子技術課程設計任務書（一）15一、課設的

2、目的與要求1）、課程設計目的 數(shù)字電子技術課程設計是電子技術基礎教學中的一個實踐環(huán)節(jié),它使學生自己通過設計和搭建一個實用電子產(chǎn)品,鞏固和加深在數(shù)字電子技術課程中的理論基礎和實驗中的基本技能,訓練電子產(chǎn)品制作時的動手能力。通過該課程設計，設計出符合任務要求的電路,掌握通用電子電路的一般設計方法和步驟，訓練并提高學生在文獻檢索、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)課程的學習、畢業(yè)設計以及畢業(yè)以后從事電子技術方面的科研和開發(fā)打下一定的基礎。2）、課程設計題目：帶報警器的密碼電子鎖和門鈴電路本設計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，使用壽命長，安全

3、可靠，美觀?，F(xiàn)已經(jīng)大量在市場使用。我們設計的這個電路實現(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)設置好的密碼進行比較確認。如果是相同的就開鎖并實現(xiàn)門鈴響功能。 1、此設計是不需要單片機編程的軟件密碼鎖，只是單純的數(shù)字電路硬件密碼鎖。2、密碼鎖設有12個按鍵，按鍵用不干膠貼有編號，分別為(，、，)。設計焊接時，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的學號后五位數(shù)為準。以一組同學為例(吳燕，學號13452039；徐敏，學號13452040)，密碼可以設為52039，也可以設為52040。其他四組同學以此類推。#號鍵，為統(tǒng)一的密碼清除

4、鍵。按動#號鍵，密碼需重新輸入。 4、設計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、工作原理及設計思路1）、參考原理圖 圖2.12）、設計思路 由設計條件可知，按下正確的密碼后門鈴響，五分鐘之后報警電路啟動。但如果按下密碼不正確沒有任何反應，#鍵表示復位，采用的芯片有CD4017等器件構成密碼鎖電路，門鈴電路主要芯片有由555構成的多諧振蕩等器件，報警電路有時間延遲和報警器發(fā)出報警，有兩個555構成的。三、主要的芯片簡單介紹 一）、555定時器555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個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 5 腳懸空時，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 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 計數(shù)器，具有10 個譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。時鐘輸cd4017入端的斯密特觸

6、發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH 為低電平時，計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù)；反之，計數(shù)功能無效。CR 為高電平時，計數(shù)器清零。Johnson 計數(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，保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應時鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10 個時鐘輸入周期CO 信號完成一次進位，并用作多級計數(shù)鏈的下級脈動時鐘。 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：進位脈沖輸出CD4

7、017引腳圖 CP:時鐘輸入端 CR:清除端 INH:禁止端 VDD：正電源 Q0-Q9:計數(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）、按設計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，未加負脈沖 ，而C充電， Vc上升，當Vc=2Vcc/3 時，RS電路輸出為低電平，放電管T導通，Vc快速放電， 使 Vc= 0。這樣，在加負脈沖前， 輸出為低電平，即Vo= 0，這是電路的穩(wěn)態(tài)。在t = t0時刻 Vi負

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， 負脈沖消失。t = t2時 Vc上升到2Vcc/3（此時TH端電平大于2Vcc/3 ， TR端電平大于Vcc/3 ）， Vo又自動翻為低電平。 在tw這段時間電路處于暫穩(wěn)態(tài)。t > t2，T導通，C快速放電，電路又恢復到穩(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)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。在電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)后，經(jīng)過一段時間可以自行觸發(fā)翻轉到另

9、一暫穩(wěn)態(tài)。兩個暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉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，當上升到2Vcc/3時（TH、端電平大于Vc），輸出翻轉為低電平。Vo是低電平，T導通，C放電，放電回路為CR2T地，按指數(shù)規(guī)律下降，當下降到Vcc/3時（TH、端電平小于Vc），輸出翻轉為高電平，放電管T截止，電容再次充電，如此周而復始，產(chǎn)生振蕩，經(jīng)分析可得：輸出高電平時間： T=(R1+R2)Cln2輸出低電平時間：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清單 一）、按設計要求設計出能夠?qū)崿F(xiàn)功能的電路圖如圖所示: 圖5.12） 、元器件詳細清單1計數(shù)器CD401712555定時器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、設計心得與所參考文獻一）、設計心得 該電子鎖由密碼校驗電路、門鈴電路、報警電路、UPS備用電源電路四部分組成。密碼校驗電路構成密碼 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燈構成。報警電路是由兩個555芯片構成，具有計時和判斷密碼是否正確的動能。UPS備用電源只是隨之配置的電路，目的使電子鎖可以時時刻刻都可以正常工作。該電子鎖實現(xiàn)了智能化，它的操作十分簡單，報警、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，在課程設計中我們參考了很多文獻，剛開始的時候毫無思路，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。在我和隊友深刻的討論一番，采用了陳啟帶報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，課設之前對4017

12、的認知還不是很多但是這次課設讓我學到很多，通過老師的幫助實現(xiàn)了功能，非常感謝老師！二）所參考的文獻1、閻石.數(shù)字電子技術(第五版).高等教育出版社. 20062、楊志忠.數(shù)字電子技術(第三版).高等教育出版社. 20083、楊欣、萊·諾克斯等.電子設計從零開始第2版.清華大學出版社，20104、5、 附錄：數(shù)字電子技術課程設計任務書（一）帶密碼鎖的電子門鈴報警電路一、課程設計目的數(shù)字電子技術課程設計是電子技術基礎教學中的一個實踐環(huán)節(jié),它使學生自己通過設計和搭建一個實用電子產(chǎn)品,鞏固和加深在數(shù)字電子技術課程中的理論基礎和實驗中的基本技能,訓練電子產(chǎn)品制作時的動手能力。通過該課程設計，設

13、計出符合任務要求的電路,掌握通用電子電路的一般設計方法和步驟，訓練并提高學生在文獻檢索、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)課程的學習、畢業(yè)設計以及畢業(yè)以后從事電子技術方面的科研和開發(fā)打下一定的基礎。二、課程設計題目、任務、要求及注意事項1、課程設計題目：帶報警器的密碼電子鎖和門鈴電路本設計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，使用壽命長，安全可靠，美觀?，F(xiàn)已經(jīng)大量在市場使用。我們設計的這個電路實現(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)設置好的密碼進行比較確認。如果是相同的就開鎖并實現(xiàn)門鈴響功能。

14、2、設計任務要求：此設計是不需要單片機編程的軟件密碼鎖，只是單純的數(shù)字電路硬件密碼鎖。密碼鎖設有12個按鍵，按鍵用不干膠貼有編號，分別為(，、，)。設計焊接時，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的學號后五位數(shù)為準。以一組同學為例(吳燕，學號13452039；徐敏，學號13452040)，密碼可以設為52039，也可以設為52040。其他四組同學以此類推。#號鍵，為統(tǒng)一的密碼清除鍵。按動#號鍵，密碼需重新輸入。設計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、設計的基本要求：根據(jù)設計任務，從選擇設計方案開始，進行電路設計；

15、選擇合適的器件，畫出設計電路圖；通過安裝、調(diào)試，直至實現(xiàn)任務要求的全部功能。對電路要求布局合理，走線清晰，工作可靠，經(jīng)驗收合格后，寫出完整的課程設計報告。4、設計的具體步驟：電子電路的一般設計方法和步驟是：分析設計任務和性能指標，選擇總體方案，設計單元電路，選擇器件，計算參數(shù)，畫總體電路圖。進行仿真試驗和性能測試。實際設計過程中往往反復進行以上各步驟，才能達到設計要求，需要靈活掌握。 （1）總體方案選擇 查閱資料，根據(jù)提出的設計任務要求及性能指標，選擇總體方案，確定設計的電路框圖；選擇最優(yōu)的電路設計方案。（2）單元電路的設計 設計單元電路的一般方法和步驟 A.根據(jù)設計要求和選定的總體方案原理圖

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

17、標，并留有適當?shù)挠嗔浚浑娐泛唵?，成本低，功耗低；器件?shù)目少，集成體積小，便于生產(chǎn)和維護。5、設計報告要求：撰寫課程設計報告要求符合模板的相關要求，字數(shù)要求4000字，須交電子稿和紙質(zhì)稿。課程設計報告應包括以下內(nèi)容：對設計課題進行簡要闡述。設計任務及其具體要求?？傮w設計方案方框圖及各部分電路設計（含各部分電路功能、輸入信號、輸出信號、電路設計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（電路圖應用標準邏輯符號繪制，電路圖中應標明接線引出端名稱、元件編號等）。器件清單。安裝調(diào)試結果記錄。實物圖。總結與體會。課程設計報告應內(nèi)容完整、字跡工整、圖表整齊、數(shù)據(jù)詳實。設計過程中遇到的問題及解決

18、辦法，對課程設計內(nèi)容、方式、要求等各方面的建議等都可寫入報告。6、注意事項：課程設計報告可以參照網(wǎng)上下載的資料，但不能出現(xiàn)雷同，否則報告成績?yōu)椴患案瘛?、電路的安裝與調(diào)試數(shù)字電路系統(tǒng)的設計完成后，對電路進行安裝調(diào)試。這是對設計內(nèi)容的檢驗，是理論知識和實踐知識綜合應用的重要環(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備接入的其他各種元件（如三極管、電阻、電容、開關、指示燈、數(shù)碼管等）。應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，使各接插點和接插線之間松緊適度。安裝時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)試時將安裝測試成功的各單元連接起來，加上輸入信號進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題則先對故障進行定位，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行對比或?qū)Q位置）等。系統(tǒng)測試一般分靜態(tài)測試和動態(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的電位，分析是否滿足設計要求。動態(tài)測試：在各輸入端接入規(guī)定的脈沖信號，用示波器觀察各點的波形，分析它們之間的邏輯關系和延時。另外要注意調(diào)試初始狀態(tài)、系統(tǒng)清零、預置等功能，檢查相應的開關、按鍵、撥