簡(jiǎn)易密碼控制裝置的實(shí)驗(yàn)報(bào)告

.資料二、簡(jiǎn)易密碼控制裝置1.功能簡(jiǎn)述

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)具有讀秒顯示功能的密碼控制器，輸入正確的密碼后開始讀秒，到達(dá)規(guī)定的秒數(shù)后，關(guān)閉待控制單元；密碼控制器設(shè)置有4個(gè)按鍵，按照一定的組合順序可以打開

待控制單元，默認(rèn)密碼：122234，電路示意圖如圖1所示。

圖１電路示意圖2.電路設(shè)計(jì)要求①路板上電復(fù)位正常

②入正確密碼后，CD4060產(chǎn)生1Hz方波信號(hào)，數(shù)碼管顯示數(shù)字“0”到“7”；第8秒時(shí)，密碼輸入部分電路、計(jì)數(shù)部分電路復(fù)位，數(shù)碼管持續(xù)顯示數(shù)字“0”，CD4060停止輸出脈沖信號(hào)，直到下一次輸入正確密碼；③輸入正確密碼后，繼電器吸合，8秒后，自動(dòng)斷開；④輸入正確密碼后，NE555輸出2HZ方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管閃爍，8秒后發(fā)光二極管熄滅。3.各芯片工作原理①CD4017：芯片引腳圖如圖2。十進(jìn)制計(jì)數(shù)／分頻器CD4017，其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是3、2、4、7、10、1、5、6、9、11腳依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。CD4017有10個(gè)輸出端和1個(gè)進(jìn)位輸出端。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，12腳就可得到1個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。15腳MR為高電平清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出端3腳為高電平，其余輸出端均為低電平。14腳為時(shí)鐘輸入端，13腳為低電平使能端，當(dāng)13腳低電平，14腳輸入連續(xù)脈沖信號(hào)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。②CD4060：芯片引腳圖如圖3。CD4060由一振蕩器和14級(jí)二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器位組成，振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或晶振電路，12腳為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零且振蕩器使用無(wú)效。所有的計(jì)數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在CP1(和CP0)的下降沿計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)。在時(shí)鐘脈沖線上使用斯密特觸發(fā)器對(duì)時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無(wú)限制。圖2CD4017引腳圖圖3CD4060引腳圖③74LS192：芯片引腳圖如圖4，真值表如圖6。74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能。為置數(shù)端，5腳CPU為加計(jì)數(shù)端，4腳CPD為減計(jì)數(shù)端，12腳TCU為非同步進(jìn)位輸出端，13腳TCD為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，14腳為高電平清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。

④CD4511：芯片引腳圖如圖5，真值表如圖7。CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。各引腳的名稱：其中輸入端7、1、2、6腳分別表示A、B、C、D；3、4、5腳分別表示QUOTE(測(cè)試輸入端)、QUOTE（消隱輸入控制端）、QUOTE（鎖定控制端）；輸出端13、12、11、10、9、15、14腳分別表示a、b、c、d、e、f、g。圖474LS192引腳圖圖5CD4511引腳圖圖674LS192真值表圖7CD4511真值表4.電路原理圖仿真設(shè)計(jì)（1）密碼按鍵及數(shù)碼管顯示密碼按鍵及數(shù)碼管顯示電路圖，如圖8所示。圖8密碼按鍵及數(shù)碼管顯示電路圖電路上電，CD4017的3腳與14腳為高電平。當(dāng)按鍵S1下時(shí)，三極管T1基級(jí)因高電平而飽和導(dǎo)通，進(jìn)而14腳變成低電平；按鍵松開，14腳恢復(fù)高電平。這相當(dāng)于給14腳一個(gè)脈沖，使輸出端的高電平跳到2腳。以此類推，按照122234密碼輸入后，輸出端5腳為高電平。此時(shí)5腳高電平，三極管T2飽和導(dǎo)通，使CD4060的12腳為低電平，振蕩器開始起振，調(diào)整滑動(dòng)變阻器RP1，使其頻率為1Hz的時(shí)間脈沖輸出。74LS192預(yù)置數(shù)為0，當(dāng)接收到1Hz的時(shí)間脈沖時(shí)，開始從0計(jì)數(shù)，隨即將計(jì)到的數(shù)傳給CD4511，最終驅(qū)動(dòng)共陰七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字。復(fù)位：當(dāng)計(jì)到第8秒時(shí)，74LS192的7腳為高電平給74LS192的14腳和CD4017的15腳，使74LS192與CD4017復(fù)位。（2）發(fā)光二極管閃爍８秒后，發(fā)光二極管閃爍電路圖，如圖9所示。圖9發(fā)光二極管閃爍電路圖當(dāng)密碼輸入結(jié)束后，CD4017的5腳為高電平，三極管T3飽和導(dǎo)通，電磁繼電器線圈供電，其彈片打到常開端，NE555振蕩電路得電起振，輸出2Hz的方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管閃爍。NE555振蕩電路的振蕩周期T=T1+T2。T1為電容充電時(shí)間，T2為電容放電時(shí)間。充電時(shí)間：T1=(RP2+RP3)C·ln2≈0.67(RP2+RP3)C發(fā)電時(shí)間：T2=RP3·C·ln2≈0.67RP3·C矩形波的振蕩周期:T=T1+T2=ln2(RP2+2RP3)C≈0.67(RP2+2RP3)C因此改變RP2、RP3和電容C4的值，便可改變矩形波的周期和頻率。

對(duì)于矩形波，除了用幅度，周期來(lái)衡量外，還有一個(gè)參數(shù)：占空比q，q=(脈寬tw)/(周期T)tw指輸出一個(gè)周期內(nèi)高電平所占的時(shí)間。圖11所示電路輸出矩形波的占空比q=QUOTE。5.實(shí)物制作（1