数字电子课程设计

数字电子课程课题名称:密码电子锁电路设计所在院系:机械电子工程学院班级:07自动化(2)班学号:200710320307姓名:叶金标指导老师:张玲时间:2009年12月景德镇陶瓷学院班级:07自动化(2班)姓名:叶金标指导老师:张玲设计题目:密码电子锁电路设计1(编码及操作按键为0~9，在户外，0键同时用作门铃按钮。设2(设置密码开关在内部。3(设计开锁密码电路。计1(开锁控制电路。任务1.调研、查找并收集资料。2(总体设计，画出框图。设3(单元电路设计:。计4(绘制电器原理图。要5(列写元器件明细。求6(撰写设计说明书(字数约2500字左右)。7(参考资料目录康华光主编电子技术基础高等教育出版社参阎石主编数字电子技术基础高等教育出版社考陈坤等编著电子设计技术电子科技大学出版社资王炳勋主编电工实习教程机械工业出版社料教研室主任签字:年月日2目录一、摘要............................................................................4二、现状............................................................................4三、总体设计....................................................................4四、原理框图....................................................................4五、单元电路设计与分析............................................................55.1密码输入部分5.2门铃5.3密码的输入比较部分5.4开锁装置5.5延时机构六、总电路图设计........................................................................76.1电路图6.2电路所需设备器材6.3电路分析七、电路调试.................................................................10八、的改进.............................................................10九、设计小结..................................................................10十、参考资料..................................................................113一、摘要密码电子锁，一般是用预先设定的密码，用每个码位去控制触发器翻转，若码位按错则码位触发器不能翻转。密码电子锁一般还兼有电子门铃的功能。现在已有专用的电子密码锁集成器件可供选用。密码电子锁以其安全系数高、操作方便、稳定性好等特征越来越受到人们的欢迎。关键词密码电子锁设计电路二、现状随着社会的发展，有一种趋势让人担忧，就是现在的小偷越来越多，偷盗技术也越来越高，普通的锁根本就防范不了。由于数字密码锁的安全性能较高，密码被破译的概率较小，稳定性好等因素，越来越受亲赖。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。可编程控制器是以微机技术为基础发展起来的新一代控制装置，是实现自动化控制的理想工具之一，它有着传统触发器控制无法比拟的优点，因而在控制领域中得到了广泛应用，若采用可编程控制器制作密码电子锁，则比用逻辑电路触发器制作的密码电子锁具有更多的优点，其结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，而且功能更加强大，安全系数更高。三、总体设计在门的外面安装一个密码输入窗口，其中有0—9十个按钮，在门的内部安装密码存储、比较、解锁的部件。当外界书入正确的密码后，指示灯亮起，并且开锁，经过一定时间(如5)后，密码锁再次锁上。如果密码输入错误则无法开s启密码锁。四、原理框图蜂鸣器输入按钮开输入所关存电路密码存开锁控锁装置储电路制电路4五、单元电路设计与分析5.1密码输入部分采用十个开关(按键型)，分别标示上0—9，用来表示0—9这十个数字。电路图:分析:按钮平时处于打开状态下，当要输入密码时只需按下对应数字的按钮(会自动弹起)，当开关闭合(即接地)时对应的端口由原来的高电平突变为低电平，松开按钮后对应的线路又恢复高电平。在由闭合到断开的瞬间给电路一个由低电1平到高电平突变的上升沿()。05.2门铃当人按下‘0’键即门铃按钮时，门铃响起。电路图:分析:当按下‘0’键，即S0处于低电平0，经过一个非门使CL9300A2脚处于高电平，从而使CL9300A工作，晶体管9013导通使扬声器发出门铃声。5.3密码的输入比较部分用来比较输入的密码是否正确。电路图:分析:只有正确地输入密码(1369)，而且必须按顺序输入，密码才能被正确的识别。分析:当输入‘1’时D触发器在CLK断出现一个上升降沿，N1翻转，Q=D=111并且被锁住，当再输入‘3’时N2翻转，Q=D=Q=1且被锁住。同理只有按顺122序输入‘1’‘3’‘6’‘9’密码才会通过。如果中途输错了一个数那么所有的端口都将致‘0’，就必须重新输入。5.4开锁装置当输入正确的密码后开锁装置工作，密码锁解锁。电路图:分析:当输入正确的密码后，N4的第5脚输出高电平1，此时LED发亮，并且驱动伺服电机工作将密码锁打开。此时就可以用药钥匙将门打开刻了。65.5延时机构密码正确后只有一定的时间用来开门，如果时间过长密码锁将再次被锁起来。电路图分析:时间常数，表示过渡反应的时间过程的常数。在电阻、电容的电路中，它是电阻和电容的乘积。因而时间常数就是CR，若C的单位是μF(微法)，R的单位是MΩ(兆欧)，时间常数τ的单位就是秒。在这样的电路中当恒定电流I流过时，时间常数是电容的端电压达到最大值(等于IR)的1-1/e，即约0.63倍所需要的时间，而在电路断开时，时间常数是电容的端电压达到最大值的1/e，即约0.37倍时所需要的时间。延时时间T,0.37,R1,C1当开锁状态只持续T时间，过了T时间，电路断开，密码锁重新锁住。此时用钥匙就无法将门打开。此机构能增加安全性，防止不法分子套取密码后配锁。7六、总电路图设计6.1电路图86.2电路所需设备器材直流稳压电源一台，万用表一块，插件板一块;双D触发器74LS74两片，六反相器74HC04一片，二入四与非门74LS20一片，集成门铃CL9300A一片，三极管9013一个，8Ω/0.5W扬声器一只，无锁按钮开关四只，LED发光管一只，R为10MΩ/0.125W，1R为510Ω/0.125W，R为1MΩ/0.125W，C为1µF，C为0.1µF，3212伺服电机一台。6.3电路分析:用密码去控制各位D触发器的翻转，达到密码开锁的目的;用按钮开关去控制电子门铃的触发信号，达到按响电子门铃的目的。6.3.1四位密码锁主体电路在图中，四个D触发器N~N构成四位密码电路，本电路密码设定为1369，14S、S、S、S分别是1、3、6、9四位密码的按钮端;平时四个D触发器的、1369CP端皆悬空相当于1状态，触发器保持原状态不变。当按下S时，CP为低电平，松手后S自动恢复高电平，CP获上升沿，此时1111Q=D=1;11再按下S时，CP为低电平，松手后S自动恢复高电平，CP获上升沿，此时3232Q=D=Q=1;221同理，按下S并松手后，Q=D=Q=1;按下S并松手后，Q=D=Q=1，用63329443此Q=1去控制开锁机构，并且用R和LED来显示密码锁开锁状态。426.3.2置零与电子门铃控制电路图中，C因电压不能突变，在接通电源瞬间C电压为零使N~N各位皆为零。2214S既用于四个D触发器直接置零，又用于控制电子门铃CL9300A的触发端。0当S=0时，通过G、G使N~N直接置零;同时，通过G使CL9300A的触发5、40143端获高电平而起振，发出门铃声。6.2.3.延时电路=1，经RC延时后，G=0，G=1，G=0，使N~N为零，结开锁时，Q=0，G41、2541114束开锁状态。9七、电路调试7.1电子门铃调试电路搭接好后，先按下S并立即松手，电子门铃应正常工作。07.2开锁调试依S、S、S、S的顺序去按密码，按完后LED应发亮、密码锁解锁，发、1369亮时间长短可通过改变RC参数来调整。117.3改变密码将N~N的CP端改接到重新设置的码位端，即可实现改变开锁密码。14八、方案的改进密码电子锁作为一种电子产品,早已广泛应用于各种需要安全保护的场合。但目前使用的密码电子锁存在分立元件较多,造成每路的成本较高,密码修改麻烦。而现代电子技术的发展要求电子电路朝数字化、集成化方向发展,因此全集成电路的密码电子锁是现代电子技术发展的要求。还可以将密码锁与指纹识别等综合使用，使安全系数更高。九、设计小结为期两周的的数字电子技术课程设计就要画上一个圆满的句号了，回顾这两周的学习，感觉十分充实，通过自己亲自查阅大量的有关资料，使我进一步了解了数字电子技术课程设计的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的基础。数字电子技术从本质上说就是一门实验的科学，它以严格的实验事实为基础，也不断的受到实验的检验，可是从开始接触数字电子技术一直到现在，在数字电子技术课程的学习中，我们都普遍注重理论而忽视了实验的重要性。本学期的数字电子技术课程设计，向我们展示了在数字电子的发展中，积累的大量的实验方法以及创造出的各种精密巧妙的仪器设备，让我们开阔了视野，增长了见识，在喟叹先人的聪明才智之余，更激发了我们对未知领域的求知与探索。数字电子技术课程设计是我们进入大学后受到的又一次系统的学习方法与10知识技能的，通过对有关资料查阅、分析和对未知量的探求，使我们进一步加深了对电路学原理的理解，培养与提高了我们的分析电路能力以及科学解题素养。特别是对于我们这样一批工科的学生，仅有扎实的科学理论知识是远远不够的，科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，也是工程技术的基础。一个合格的工程技术人员除了要具备较为深广的理论知识，更要具有较强的实践经验，数字电子技术课程设计为我们提供了这样的一个平台，为我们动手动脑能力的培养奠定了坚实的基础。通过这次数字电子技术课程设计，让我了解了设计电路的程序.通过本次实验设计电路原理图，对protel99se有了初步的了解，能独立完成电路图的绘制。在设计电路图过程中充分了解各芯片和元器件的功能作用。通过这次电子技术课程设计,使我对数字电子技术在实践中的应用有了更深刻的理解。通过该课程设计，把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解。所以说坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。除此之外，数字电子技术课程设计使我们认识到了一整套科学缜密的分析电路方法，对于开发我们的智力，培养我们分析解决实际问题的能力，有着十分重要的意义，对于我们科学的逻辑思维的形成有着积极的现实意义。十、参考资料康华光主编电子技术基础高等教育出版社数字电子技术基础高等教育出版社阎石主编陈坤等编著电子设计技术电子科技大学出版社王炳勋主编电工实习教程机械工业出版社阎石等编著《数字电子技术基础》(第四版)高等教育出版社，1998.谢自美编著.《电子线路设计?实验?测试》华中科技大学出版社，2006夏路易等编著.《电路原理图与电路板设计教程Protel99SE》.北京:希望电子出版社，2002.11