電子鎖及門鈴電路課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　電子鎖及門鈴電路課程設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要:本設(shè)計(jì)利用74194做移位寄存器，實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制碼串行輸入。利用7485比較器對預(yù)設(shè)置好的密碼與輸入的密碼進(jìn)行比較。若密碼正確則開鎖電路實(shí)現(xiàn)開鎖功能；若密碼不正確，則報(bào)警。利用74161芯片設(shè)計(jì)十八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，控制報(bào)警時(shí)間為15s，停3s之后循環(huán)；同時(shí)該報(bào)警系統(tǒng)可兼作門鈴使用，利用74LS290設(shè)計(jì)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來控制門鈴的響鈴時(shí)間為10s。

2、數(shù)字15、3、10分別通過3個(gè)數(shù)碼顯示管顯示出來。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電子鎖，門鈴，移位寄存器，計(jì)數(shù)器，脈沖，揚(yáng)聲器</p><p><b>　　一、目的</b></p><p>　　1.理解密碼電子鎖電路的基本原理；</p><p>　　2.了解電子門鈴的基本知識；</p><p>　

3、　3.進(jìn)一步熟悉74194的工作原理；</p><p>　　4.熟悉應(yīng)用555定時(shí)器；</p><p>　　5.掌握TTL門電路的用途；</p><p>　　6.了解數(shù)碼顯示的工作過程。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)指標(biāo)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)電子鎖，其密碼為8位二進(jìn)制代碼，

4、開鎖指令為串行輸入碼。</p><p>　　用8個(gè)撥碼開關(guān)設(shè)置原密碼，然后用一個(gè)撥碼開關(guān)以單步脈沖方式輸入密碼至74194移位寄存器中，使之在比較器中與原密碼進(jìn)行比較。</p><p>　　當(dāng)開鎖輸入碼與密碼一致時(shí)，鎖被打開。</p><p>　　當(dāng)開鎖輸入碼與密碼不一致時(shí)，則報(bào)警。報(bào)警時(shí)間持續(xù)15秒，停3秒后再重復(fù)出現(xiàn)。</p><p>　

5、　報(bào)警器可以兼作門鈴使用，門鈴時(shí)間為10秒。</p><p>　　所有的時(shí)間數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示出來。</p><p>　　報(bào)警器與門鈴的響應(yīng)頻率通過不同頻率的振蕩電路實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　三、原理框圖</b></p><p><b>　　各模塊功能：</b></p><

6、;p>　　原始密碼部分：使用8位數(shù)碼開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)重新設(shè)置密碼的功能。</p><p>　　串行輸入模塊：利用移位寄存器右移的功能實(shí)現(xiàn)8位密碼的串行輸入。</p><p>　　比較模塊：將密碼輸入后，與原始密碼進(jìn)行比較，如一致則Fa=b端輸出高電平，表示密碼正確，鎖被打開。若密碼不正確則Fa=b端輸出低電平，送入聲響模塊和計(jì)時(shí)模塊中進(jìn)行報(bào)警，比較模塊中接入一個(gè)開關(guān)作為密碼輸入后的確認(rèn)

7、鍵。</p><p>　　聲響模塊，揚(yáng)聲器：若比較模塊送入信號，則聲響確認(rèn)送入揚(yáng)聲器中，開始報(bào)警。</p><p>　　計(jì)時(shí)模塊：比較模塊同時(shí)將信號送入計(jì)時(shí)模塊，開始計(jì)時(shí)并將信號送入掃描電路中。</p><p>　　掃描電路，數(shù)碼管：掃描電路接收信號，與計(jì)數(shù)器同步工作，連接數(shù)碼管顯示時(shí)間。</p><p><b>　　工作過程：&l

8、t;/b></p><p>　　首先設(shè)置一個(gè)原始密碼，設(shè)置結(jié)束。將密碼串行輸入，若密碼一致，則鎖被打開。</p><p>　　若密碼輸入有誤，則發(fā)生報(bào)警，報(bào)警時(shí)間為15秒，停3秒后重復(fù)。數(shù)碼管同步顯示時(shí)間。</p><p>　　密碼鎖的報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)可以用作門鈴，輸入脈沖信號就進(jìn)行響鈴，響鈴時(shí)間為10秒。</p><p>　　系統(tǒng)有復(fù)位開

9、關(guān)，復(fù)位開關(guān)閉合則電路重置。密碼輸入均以單步脈沖進(jìn)行輸入控制。</p><p><b>　　四、元器件清單</b></p><p><b>　　五、工作進(jìn)程</b></p><p>　　設(shè)計(jì)74194的級聯(lián)問題，將撥碼開關(guān)接入級聯(lián)好后的74194中，用VCC供電，再接入消抖后的單步脈沖信號，串行輸入8位密碼。</p&

10、gt;<p>　　7485比較器級聯(lián)后，輸入密碼部分連入7485輸入的A中4個(gè)引腳，撥碼開關(guān)連入B中4個(gè)引腳，檢查引腳連接是否有誤，檢查后，經(jīng)比較器對輸入密碼進(jìn)行測試，若輸入正確密碼則開鎖；若輸入錯誤密碼則報(bào)警。調(diào)試后電路若可以正常運(yùn)行，則密碼輸入與比較部分工作結(jié)束。</p><p>　　報(bào)警部分用74161計(jì)數(shù)器級聯(lián)設(shè)計(jì)后用來控制循環(huán)報(bào)警時(shí)間，并通過7449譯碼管譯碼和數(shù)碼顯示管顯示所用時(shí)間。同時(shí)

11、并連一個(gè)555定時(shí)振蕩電路及揚(yáng)聲器用作報(bào)警，通過各種門電路來控制實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器與該555時(shí)基電路同時(shí)工作。</p><p>　　門鈴部分用一個(gè)555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路及揚(yáng)聲器來實(shí)現(xiàn)。門鈴響應(yīng)時(shí)間10s通過計(jì)數(shù)器74161來實(shí)現(xiàn)，且通過譯碼管及數(shù)碼顯示管將之顯示出來。</p><p><b>　　六、各功能模塊</b></p><p><b>

12、　　1、原始密碼：</b></p><p><b>　　圖1 8位數(shù)碼開關(guān)</b></p><p>　　原始密碼用一個(gè)8位數(shù)碼開關(guān)設(shè)置。開關(guān)連接8個(gè)上拉電阻與一個(gè)VCC提供電源。開關(guān)白色部分在下表示“0”，在上表示“1”。開關(guān)可以自行任意設(shè)置密碼</p><p><b>　　2、串行輸入密碼</b></p

13、><p><b>　　1）單步脈沖及消抖</b></p><p>　　要求每次用撥碼開關(guān)輸入一位密碼，且按單步脈沖把這個(gè)密碼輸入移位寄存器74194中，當(dāng)輸入完8次后，移位寄存器并行將之輸出。但是，當(dāng)手動產(chǎn)生單步脈沖時(shí)，出現(xiàn)的并不是理想的脈沖，而是出現(xiàn)如圖2有毛刺的脈沖。為了使結(jié)果更加精確，本設(shè)計(jì)采用基本RS觸發(fā)器消抖，原理如圖3所示，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)從k2打到k1時(shí)，ou

14、t端由低電平到高電平，產(chǎn)生一個(gè)理想的上升沿驅(qū)動密碼右移至移位寄存器中，實(shí)現(xiàn)串行輸入密碼的功能。</p><p>　　圖2 帶毛刺的單步脈沖</p><p>　　圖3 基本RS觸發(fā)器消抖電路圖</p><p>　　2）移位寄存器74LS194</p><p>　　圖4 74LS194功能引腳圖</p><p>　　7

15、4LS194:4位雙向通用移位寄存器，功能引腳如圖4，功能表見表1。A，B，C，D為并行數(shù)據(jù)輸入端，QA，QB，QC，QD為并行數(shù)據(jù)輸出端。VCC接高電平，GND接地，CLR為清零端（低電平有效），S1,S0與右行輸入SR，左行輸入SL共同實(shí)現(xiàn)串行輸入。本設(shè)計(jì)中接SR，S0接高電平，S1接低電平，實(shí)現(xiàn)密碼右行穿行輸入功能，將第一級74194的QD端接到第二級74194的SR端，實(shí)現(xiàn)8位存儲功能。74194初始密碼為0，輸入數(shù)據(jù)便鎖存。因

16、此在輸出端應(yīng)加一個(gè)確認(rèn)開關(guān)，當(dāng)密碼輸入完畢后，閉合開關(guān)，數(shù)據(jù)送入比較器中。</p><p>　　表1 74LS194真值表</p><p>　　圖5 8位二進(jìn)制碼串行輸入電路原理圖</p><p>　　圖5實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制碼串行輸入，Z為脈沖開關(guān)，Space—撥碼開關(guān)，A為密碼重置開關(guān)，若密碼輸入錯誤，可以將A斷開再閉合重新輸入</p><p&

17、gt;<b>　　3、7485比較器</b></p><p>　　7485比較器：4位幅值比較器. 數(shù)值比較器——對兩個(gè)位數(shù)相同的二進(jìn)制整數(shù)進(jìn)行數(shù)值比較并判定其大小關(guān)系。利用多片四位數(shù)值比較器的比較輸入，ia＞b，ia=b和ia＜b，可以很方便地連接成更多位的數(shù)值比較器，只要將低位芯片的輸出作為高位數(shù)值比較器的比較輸入即可。圖6是用兩片7485實(shí)現(xiàn)8位數(shù)值比較器邏輯電路圖，表2為1位數(shù)值比較

18、器真值表。當(dāng)高4位數(shù)值比較器輸入相等a7a6a5a4=b7b6b5b4時(shí)，8位數(shù)值比較器的輸出由低4位數(shù)值比較器輸出決定。當(dāng)高4位數(shù)值比較器輸入不相等時(shí)，8位數(shù)值比較器的輸出與低4位數(shù)值比較器輸出無關(guān)。按圖示級聯(lián)方式，可以組成更多位數(shù)值比較器。</p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　表2 1位數(shù)值比較器真值表</p><p

19、>　　圖7為實(shí)現(xiàn)數(shù)碼開關(guān)與輸入密碼后比較器的原理圖。圖中，J為密碼輸入確認(rèn)開關(guān)，X1為開鎖電路，確認(rèn)密碼正確后開鎖電路中小電動機(jī)驅(qū)動開鎖。當(dāng)開鎖密碼正確時(shí)，與門驅(qū)動報(bào)警。</p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　4、開鎖電路</b></p><p>　　開鎖電路原理圖見圖8。當(dāng)端口1處為

20、高電平時(shí)晶體管飽和導(dǎo)通，繼電器吸合，驅(qū)動電動小馬達(dá)運(yùn)作，電子鎖打開；反之，端口1處為低電平時(shí)，晶體管截止，繼電器不能吸合，馬達(dá)不運(yùn)作。</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　5、報(bào)警部分</b></p><p>　　由于要求報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警時(shí)間為15s，該時(shí)間需用數(shù)碼管顯示出來，并且要求停3s

21、后循環(huán)報(bào)警，所以利用兩片74161芯片采用異步清零法設(shè)計(jì)成十八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的脈沖由555定時(shí)器制成的秒脈沖來驅(qū)動。</p><p><b>　　1）74161</b></p><p>　　74161的功能：74161是4位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器。表3、圖9分別是它的邏輯功能表和引腳圖，其中RD是異步清零端，LD是預(yù)置數(shù)控制端,A、B、C、D是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端,EP和E

22、T是計(jì)數(shù)使能端，RCO =ET?QA?QB?QC?QD是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計(jì)數(shù)器的級聯(lián)提供了方便。</p><p>　　表3 74161的功能表</p><p><b>　　2）數(shù)碼管：</b></p><p>　　七段數(shù)字顯示器原理：七段數(shù)字顯示器就是將七個(gè)發(fā)光二極管（加小數(shù)點(diǎn)為八個(gè)）按一定的方式排列起來，七段a、b、c、d、e

23、、f、g（小數(shù)點(diǎn)DP）各對應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管，利用不同發(fā)光段的組合，顯示不同的阿拉伯?dāng)?shù)字。</p><p>　　圖10 七段數(shù)字顯示器原理</p><p>　　圖11 為數(shù)碼顯示部分電路圖</p><p>　　其中，CLK脈沖輸入端提供一個(gè)1HZ，電壓為5V的脈沖方波。2片74161級聯(lián)作為數(shù)碼顯示的15秒脈沖，再連入1片74161做3秒脈沖。再用與門，或門，非門連

24、接入CLK做循環(huán)。3秒脈沖74161的QA端與第一級74161的QA端并聯(lián)送入信號給報(bào)警電路，使報(bào)警電路與數(shù)碼管同步工。</p><p><b>　　3）報(bào)警電路</b></p><p>　　利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)周期為1s的振蕩電路來驅(qū)動揚(yáng)聲器，電路原理圖見圖12，并且4端用一個(gè)可由計(jì)數(shù)器控制的與門控制，使得報(bào)警時(shí)間為15s。</p><p>

25、<b>　　圖12</b></p><p><b>　　6、門鈴部分</b></p><p>　　門鈴部分原理與報(bào)警部分類似，M為脈沖開關(guān)，原理圖如圖13</p><p><b>　　圖13</b></p><p><b>　　七、調(diào)試及總結(jié)</b><

26、;/p><p><b>　　1、調(diào)試</b></p><p>　　首先要保證連線正確，掌握連線順序。通常是先短線，后長線，或先連不易連接的線，使已經(jīng)連接好的線不影響下一步的布線。特別注意連好各集成器件的地線和電源線，否則會損壞器件。因此在實(shí)驗(yàn)板上接好各器件的地線和電源線，并用萬用表測量，以保證電源的地線和電源線暢通無阻。</p><p>　　電路連

27、接完成后用萬用表檢查各個(gè)界限是否正確。要防止錯線，漏線，接觸不良等現(xiàn)象。</p><p>　　對于集成電路中不用的出入端，必須接到一個(gè)無效電平上去。各器件的輸入端在理論中懸空是表示接高電平，但是實(shí)際的邏輯器件如果輸入端本該接高電平而沒接，可能會導(dǎo)致元件的工作不穩(wěn)定。在實(shí)際聯(lián)電路時(shí)，會出現(xiàn)接觸不好等情況。這是由于面包板的質(zhì)量和連線時(shí)線頭裸露部分沒有完好的接觸面包板的銅片造成的。燈不亮，極有可能正負(fù)極接反，調(diào)整過來。

28、高低電平區(qū)分不出，應(yīng)仔細(xì)檢查。最后，也存在芯片壞的，那就需要自己判斷，比如非門進(jìn)1出0。</p><p>　　完成搭接工作后，做一次系統(tǒng)檢查，如果各個(gè)部分連線正確，方可接通電源，進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試時(shí)應(yīng)先對子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，子系統(tǒng)調(diào)試成功后，在進(jìn)行子系統(tǒng)之間的連接，然后進(jìn)行總調(diào)試。</p><p><b>　　2、總結(jié)</b></p><p>　　1）

29、工作中遇到的問題：</p><p>　?、賳栴}：輸入正確密碼并確認(rèn)后并不能開鎖。</p><p>　　解決辦法：重新檢查74194的級聯(lián)，輸入端口的高低電平接入情況。</p><p>　?、趩栴}：數(shù)碼顯示15秒時(shí)間不準(zhǔn)確</p><p>　　解決辦法：調(diào)整方波脈沖</p><p>　?、蹎栴}：報(bào)警系統(tǒng)不循環(huán)工作<

30、/p><p>　　解決辦法：系統(tǒng)加入TTL門電路組合，使系統(tǒng)構(gòu)成循環(huán)裝置</p><p>　?、軉栴}：輸入密碼時(shí)報(bào)警器與指示燈同時(shí)工作</p><p>　　解決辦法：比較器后加一個(gè)確認(rèn)開關(guān)，使密碼鎖存不輸出。確認(rèn)鍵閉合時(shí)才輸出</p><p><b>　　2）心得體會：</b></p><p>　　在

31、本次課程設(shè)計(jì)中，使我充分了解了數(shù)字電子在實(shí)際中的應(yīng)用，各元器件的工作原理及過程。讓我認(rèn)識到自己對實(shí)踐環(huán)節(jié)知識的缺乏，鍛煉了我的實(shí)踐能力。</p><p>　　所謂“態(tài)度決定一切”，于是偶然又必然地收獲了諸多，概而言之，大約以下幾點(diǎn)</p><p>　　一、溫故而知新。課程設(shè)計(jì)發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便

32、重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊，對知識系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請教，終于熟練掌握了基本理論知識，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識，學(xué)會了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。</p><p>　　二、思路即出路。當(dāng)初沒有思路，誠如舉步維艱，茫茫大地，不見道路。在對理論知識梳理掌握之后，茅塞頓開，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“條條大路通羅馬”。頓悟，沒有思路便無出路，原來思路即出路。</

33、p><p>　　三、實(shí)踐出真知。時(shí)至今日，課程設(shè)計(jì)基本告成，才切身領(lǐng)悟“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，才明曉實(shí)踐出真知。因?yàn)樵诮滩纳?，?shù)字鐘不過是由計(jì)數(shù)器和譯碼顯碼器組合而成，也便不以為然搭建電路圖，結(jié)果電路出現(xiàn)諸多問題，譬如短路開路，EWB中引腳懸空即為低電平，現(xiàn)實(shí)中引腳懸空呈現(xiàn)大電阻特性即高電平，不為則不知，無為則無知，實(shí)踐出真知。</p><p>　　四、創(chuàng)新求發(fā)展?！皠?chuàng)新”目前在我國已經(jīng)

34、提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略地位，足見“創(chuàng)新”的舉足輕重。因此，我們要從小處著手，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，在課程設(shè)計(jì)中不忘在小處創(chuàng)新，未必是創(chuàng)新技術(shù)，但凡創(chuàng)新思維亦可，未必成功，只要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維培育和鍛煉即可。</p><p>　　綜上所述，課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。</p><p><