數(shù)字密碼鎖電路設(shè)計(jì)與制作.doc

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編號(hào) 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 題 目 數(shù)字密碼鎖電路設(shè)計(jì)與制作 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 系 部 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 顧問教師 二〇一一年六月 摘 要 I 摘 要 隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突 出，傳統(tǒng) 的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，而 數(shù)字密碼鎖是 第三代計(jì)算機(jī)防盜報(bào)警器的核心組成部分，用于識(shí)別用戶身份的合法性。它 有不少優(yōu)點(diǎn)。例如保密性強(qiáng) ，防盜性能好可以不需要鑰匙，只要 記住開鎖的密 碼和方法，便可開鎖,即方便又可避免因丟失鑰匙帶來的煩惱和損失。如果密 碼泄露,主人可以比較方便地設(shè)置新的開鎖密碼，不會(huì)造成損失，因?yàn)閿?shù)字密 碼鎖利用了數(shù)字邏輯電路， 實(shí)現(xiàn)對(duì)門的電子控制，并且有各種附加電路保證 電路能夠安全工作，有極高的安全系數(shù), 并且使用數(shù)字芯片實(shí)現(xiàn)了密碼的對(duì) 比，使用密碼鎖的編碼器端口 輸入，完成 cp 控制。使用數(shù)據(jù)選擇器并行輸出， 如果密碼輸入都正確則輸出開鎖信號(hào)。 關(guān)鍵詞： 計(jì)數(shù)器 編碼 器 譯碼器 數(shù)字密碼鎖 數(shù)據(jù)選擇器 目 錄 II 目 錄 摘 要 I 第一章 概述 .1 1.1 數(shù)字密碼鎖的認(rèn)識(shí) .1 1.2 數(shù)字密碼鎖應(yīng)用領(lǐng)域 .1 1.3 數(shù)字密碼鎖的發(fā)展 .3 1.3.1 數(shù)字密碼鎖的特點(diǎn) .3 1.3.2 數(shù)字密碼鎖的未來 4 第二章 數(shù)字密碼鎖的總體設(shè)計(jì)方案 .7 2.1 數(shù)字密碼鎖的設(shè)計(jì)思路 .7 2.1.1 數(shù)字密碼鎖電路圖的設(shè)計(jì) 7 2.1.2 數(shù)字密碼鎖電路原理圖 8 2.2 數(shù)字密碼鎖的工作原理 .10 2.3 數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) .10 第三章 數(shù)字密碼鎖各單元電路分析 .11 3.1 數(shù)字密碼鎖的各單元電路功能介紹 .11 3.2 各單元電路中邏輯電路功能分析 14 第四章 數(shù)字密碼鎖的制作 .21 4.1 數(shù)字密碼鎖的制作要求 21 4.2 元器件的識(shí)別與檢測 21 4.3 數(shù)字密碼鎖的焊接 22 第五章 數(shù)字密碼鎖的制作心得及體會(huì) .25 5.1 數(shù)字密碼鎖的后期調(diào)試 .25 5.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的體會(huì) .25 第六章 總結(jié)與展望 .27 致 謝 .29 參考文獻(xiàn) .30 附錄 1 元器件清單 31 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 第一章 概述 前言 隨著電子工業(yè)的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)深入到了人們生活的各個(gè)層面，而 且各種各樣的電子產(chǎn)品也正在日新月異地向著高精尖技術(shù)發(fā)展。由于電子產(chǎn)品的 功能不斷增加，使用也越來越方便，有些產(chǎn)品已經(jīng)成 為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇?少的必備物品。發(fā)展歷史悠久的機(jī)械式門鎖，因其功能單一，安全性能 較差等缺 點(diǎn)，必將被新一代的電子門鎖 所代替。新 穎的多功能 電子門鎖，集 電子門鎖、防盜 報(bào)警器， 門鈴等功能于一身，而且還具有定時(shí)器呼喚 ，斷 電自動(dòng)報(bào)知，顯示屋內(nèi)有 無人和自動(dòng)留言等諸多附加功能。在未來的生活中，數(shù)字密碼鎖必將在學(xué)領(lǐng)域再 創(chuàng)新的成績，將給我們的生活 帶來更大的便利，前景不可估量。 1.1 數(shù)字密碼鎖的認(rèn)識(shí) 數(shù)字密碼鎖是一種越來越普及的鎖具，在近十年內(nèi)密碼鎖得到了飛速發(fā)展。 從一般的半導(dǎo)體構(gòu)成的密碼鎖，到數(shù)字芯片構(gòu)成的集成電路，防盜技術(shù)水平也隨 之發(fā)掌，達(dá)到了一個(gè)又一個(gè)新的高度，密碼鎖從簡單 的密碼對(duì)比功能到現(xiàn)在的密 碼連續(xù)出錯(cuò)報(bào)警，使鎖具突破了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，向綜合的安全裝置演變。 實(shí) 現(xiàn)了鎖具功能的多方面擴(kuò)展。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷的發(fā)掌，社會(huì)問題也不斷的凸現(xiàn)。夜不閉戶的時(shí)代對(duì)現(xiàn) 代的人來說已經(jīng)變得可望不可及了。鎖具的作用也就顯得日益重要。一個(gè)好的鎖 具不僅可以使現(xiàn)代人更有安全感而且為人們的生活提供了必要的保障。在這個(gè)追 求效率與便捷的社會(huì)電子密碼應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖實(shí)現(xiàn)了人類之前渴望而無能 為力的功能。不可不說密碼說 是一種新的突破。隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長， 安全防盜已成為社會(huì)問題。而 鎖自古以來就是把守門戶的鐵將軍，人們對(duì)它要求 甚高，既要安全可靠地防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期來研制的主題。 目前國內(nèi)，大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機(jī)械鎖。然而，眼下假冒 偽劣的機(jī)械 鎖泛濫成災(zāi)，互開率非常之高。所謂互開率，是各種鎖具的一個(gè)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也 就是 1 把鑰匙能開幾把鎖的比率。經(jīng)國家工商局、國家內(nèi)貿(mào)局、中國消 協(xié)等部門 對(duì)鎖具市場的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個(gè) 別產(chǎn)品的互開率居然超標(biāo) 26 倍。彈子鎖質(zhì)量好壞主要 取決于彈子數(shù)量的多少以及彈子的大小，而彈子的多少和大小受一定條件的限制。 此外，即使是一把質(zhì)量過關(guān)的機(jī)械鎖，通 過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提 下將鎖打開，提供了發(fā)展的空 間。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 1.2 數(shù)字密碼鎖應(yīng)用領(lǐng)域 從目前的技術(shù)水平和市場認(rèn)可程度看，除了鍵盤式電子密碼鎖使用最為廣泛 的是數(shù)字式電子密碼鎖，該產(chǎn) 品主要應(yīng)用于保險(xiǎn)箱、保險(xiǎn)柜和金庫， 還有一部分 應(yīng)用于保管箱和運(yùn)鈔車。鍵盤 式電子密碼在鍵盤上輸入，與打電話差不多，因而 易于掌握，其突出優(yōu)點(diǎn)是“密碼”是記在被授權(quán)人腦子里的數(shù)字和字符，既準(zhǔn)確又 可靠，不會(huì)丟失（除了忘記 ），難以被竊（除非自己泄露）。但是密 碼不能太簡單，太 簡單了就容易被他人在鍵盤上試探出來，或者可能被旁觀者窺測出來，造成保密 性不足。當(dāng)然，密碼又不能太復(fù)雜，太復(fù)雜了可能自己都糊涂了，或者 輸入密碼操 作成功率低，造成使用不便。因此，為了發(fā)揚(yáng)優(yōu)點(diǎn)、克服弱點(diǎn)，數(shù)字式密碼也在不 斷發(fā)展中，如“ 任意設(shè)定密碼”技術(shù)使得被授權(quán)人可以根據(jù)自己的需要或喜好設(shè)定 密碼，常用常新；而“自動(dòng)更改密碼”技術(shù)使得本次輸入的密碼將自動(dòng)更改成下次 應(yīng)輸入的密碼，更改的規(guī)律不 為他人所知，因而不怕旁觀者窺測；獨(dú)出心裁的“ 鍵 盤亂序顯示” 技術(shù)使得鍵盤 上的固定鍵位每次顯示出的字符不固定，并且顯示的 窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁觀者看見操作動(dòng)作也難以窺測出 密碼。 在輸入密碼的過程中，為了限制試探密碼的企圖，通常輸入錯(cuò)誤碼若干次或 若干時(shí)間內(nèi)輸入不正確，即 “封鎖”鍵盤，不再接受輸入操作?？傊?，盡管新式 電子 防盜鎖層出不窮，但數(shù)字密 碼防盜鎖仍然“老樹發(fā)新芽 ”，不僅在市場上居于主流 地位，而且，還經(jīng) 常作為其他類型電子防盜鎖的輔助 輸入手段。 當(dāng)然，以上所說的授權(quán)技術(shù)再高超，都必 須由精良的“ 鎖具”擔(dān)當(dāng)承載結(jié)構(gòu)部 件，實(shí)現(xiàn) 開啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān) 實(shí)體防護(hù)作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為， 讓電子防盜鎖“ 軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關(guān) 鍵是鎖身外殼、 閉鎖的部 件（如伸縮的鎖舌或鎖栓、 鎖扣盒鎖扣板以及依靠電磁力直接閉鎖的電磁部件等） 的強(qiáng)度（應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，能夠承受一定數(shù)值、一定方向的靜壓力和沖 擊力以及力矩）、鎖止型式（能承受某些方式和工具的作用）、配合間隙（防止采用 機(jī)械的、電子的方法探入鎖 具內(nèi)部而被開啟）和布局（將薄弱的、與鎖的開啟直接 相關(guān)的零部件和電路置于殼體保護(hù)之下，并且不易被識(shí)別出來）。 為了方便了解，下面就介紹幾種常見的數(shù)字密碼鎖的應(yīng)用,希望通過對(duì)這些日 常所能見到的數(shù)字密碼鎖的應(yīng)用來對(duì)我們的課題更加了解。 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 圖 1-1 密碼鎖防盜門 密碼鎖式防盜門不僅增加了美感而且為家庭防盜做出了一定的貢獻(xiàn)，密碼鎖 必須要有正確的密碼輸入才可以打開，否則將會(huì)出現(xiàn)報(bào)警聲音，這為安全提供了 保障。不可不稱得上是防盜事業(yè)的一次革新。 圖 1-2 新型密碼鎖 新型密碼鎖不僅一改原始密碼鎖的數(shù)字式，應(yīng)用了五位字母形式作為密碼的 設(shè)定，形式新穎，一旦失竊，破解密 碼的難度大大提高，而其外觀大方，利用率高。 1.3 數(shù)字密碼鎖的發(fā)展 1.3.1 數(shù)字密碼鎖的特點(diǎn) 數(shù)字密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開 關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品， 也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心， 通過編程來實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)然由于結(jié)構(gòu)不同，各種密碼鎖都有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，下面來簡單介紹一下 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 1. 多撥式 最簡單的密碼鎖，常見於低安全設(shè)定的單車鎖，使用多個(gè)撥圈。每個(gè)圈的中 間有凹位。鎖的中心的一條 軸，上有數(shù)個(gè)凸出的 齒，用來卡住撥圈。當(dāng)撥圈轉(zhuǎn)到正 確的密碼組合，鎖便可以打開。這種鎖是最容易打開的。很多這類鎖根本無需知 道密碼都能開啟。除非它的內(nèi)部組件造得完美無瑕，否則只要把軸向外拉，其中 一個(gè)齒便會(huì)比其他更為拉緊撥圈。這時(shí)輪動(dòng)被拉緊的撥圈，直至聽到小小的「卡」 聲，表示這個(gè)齒已進(jìn)入了正確的凹位。重覆這步驟，很快便可以把鎖打開。 2.單一轉(zhuǎn)盤式 用在掛鎖或匣萬上的密碼鎖可以是只有一個(gè)轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤推動(dòng)背后數(shù)個(gè)平衡碟 片或凸輪。 習(xí)慣上，開啟這種鎖時(shí)先把轉(zhuǎn)盤順時(shí)針轉(zhuǎn) 到第一個(gè)數(shù)字，然后反 時(shí)針 轉(zhuǎn)到第二個(gè)數(shù)字，如此直至最后一個(gè)數(shù)字。凸輪上通常有凹位，當(dāng)轉(zhuǎn)入正確的密 碼后，各位成一直線，鎖便可以打開。 這種密碼鎖較為安全，但亦非全無缺點(diǎn)。例如，部分密碼掛鎖可以拉緊鎖頭， 然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤直至不能再動(dòng)， 這樣便能把密碼找出。亦有些轉(zhuǎn)盤密碼鎖的數(shù)字之 間有特定關(guān)系，使到密碼的 組合可能性大為降低。廉價(jià)的密碼掛鎖可以用特別的 襯片打開，而無需使用密碼 。使用在匣萬上的密 碼鎖結(jié) 構(gòu)較為嚴(yán)密。有 經(jīng)驗(yàn)的鎖 匠可以一面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，一面使用聽筒小心聆聽鎖內(nèi)凸輪的聲音，判斷可能的密碼。 3.其他設(shè)計(jì) 有些門鎖上有一個(gè)數(shù)字鍵盤，開啟時(shí)按序鍵入一個(gè)數(shù)字系列。這種鎖是使用 電子控制，常見於辦工室內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)是只要告訴員工密 碼便可，無 須復(fù)制鑰匙。不過， 如果有人把密碼告訴外人， 這鎖便形同虛設(shè)。因此 這類 密碼鎖的密碼需要經(jīng)常更 換才可以。 1.3.2 數(shù)字密碼鎖的未來 隨著科技的發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高,特別是近幾年國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的 發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防盜的要求也是與日俱增,同時(shí)對(duì)使用的便捷性也 提出了更高的要求,傳統(tǒng)的鎖防盜效果已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代社會(huì)的防盜需求,還存在 著需要隨身帶著鑰匙,如果鑰匙不慎丟失被他人利用,就有可能使不良之人乘虛而 入等諸多弊端.因此近幾年一種新型的電子密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生.電子密碼鎖運(yùn)用電子 電路控制機(jī)械部分,使兩者緊密結(jié)合，從而避免了因?yàn)闄C(jī)械部分被破壞而導(dǎo)致開鎖 功能失常.大大增加了密碼鎖得防盜功能。同時(shí)因?yàn)殡娮用艽a鎖不需要攜帶鑰匙, 彌補(bǔ)了鑰匙極易丟失和仿造的缺陷,方便了鎖具的使用. 目前，電子密碼鎖在國外已大量使用，技術(shù)已趨于成熟。在國內(nèi)這種鎖主要 出現(xiàn)在保險(xiǎn)柜、密碼箱、高級(jí)賓館等場所，家居用的較少，究其原因，不外乎有以 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 下幾點(diǎn)： 1.價(jià)格原因。現(xiàn)在普通的家庭買一把一般的機(jī)械鎖，價(jià)格在幾十到一兩百左 右，而電子密碼鎖的價(jià)格一般在 300 元以上， 進(jìn)口的甚至要幾千元。買一把這樣 的鎖對(duì)于一些家庭來說，是很難接受的。 2．廠商推廣的力度不夠。 電子密碼鎖屬于高科新產(chǎn)品， 許多的用戶根本不知 道有這種鎖，更不用說拿它與傳統(tǒng)的機(jī)械鎖作比較。而一般的商場也不會(huì)經(jīng)營這 種產(chǎn)品，用戶即使想買也難以買到。 3．密碼鎖自身的不便以及人們的習(xí)慣和意識(shí)問題。機(jī)械鎖普及已久，人 們已 經(jīng)習(xí)慣了用一把鑰匙開一把鎖，如果換成密碼鎖，不符合習(xí)慣。而且，每次開 門時(shí) 都要輸入密碼，除了需要記憶密碼外， 還要擔(dān)心密碼被人看見帶來的麻煩。此外， 用戶還會(huì)擔(dān)心電子鎖的電源斷電問題，即萬一停電或是電池耗盡，會(huì)不會(huì)打不開 鎖而進(jìn)不了屋。諸如此類的問題給用戶帶來了很多的不便，再加上大部分人對(duì) “互開鎖”、“急開鎖”現(xiàn)象不了解， 對(duì)機(jī)械鎖的安全問題沒有足夠的重視，使 得人們?cè)谶x擇家用鎖的時(shí)候更傾向于購買傳統(tǒng)的機(jī)械鎖。 4．國內(nèi)的技術(shù)不夠成熟。對(duì)一個(gè)小康家庭而言，買一把價(jià)錢在一千元以內(nèi)的 國產(chǎn)的電子密碼鎖，并不是什么難事。但是人 們都希望買一把可靠性、安全性好 的鎖，如果買回一把電子鎖，沒用多久就壞了，那還 不如買機(jī)械鎖方便。至于進(jìn)口 的鎖，價(jià)錢昂貴，一般用戶難以接受。目前在國內(nèi)，電子鎖還未大批量生產(chǎn)，技術(shù) 不成熟更是是一個(gè)主要的原因。 如果說市場利用價(jià)值最大的莫過于記憶數(shù)碼鎖，它更是代表數(shù)字密碼鎖的前 沿，也是發(fā)揮最大利用價(jià)值 的新型鎖具之一。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 第二章 數(shù)字密碼鎖的總體設(shè)計(jì)方案 2.1 數(shù)字密碼鎖的設(shè)計(jì)思路 本次設(shè)計(jì)中分析了兩種方案，一種是中規(guī)模集成電路控制的方案，另一種是 單片機(jī)控制的方案。因?yàn)閮煞N方案各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，所以通過以下兩個(gè)方案的比 較后選擇設(shè)計(jì)了其中一個(gè)方案。 方案一：采用集成電路控制。 編碼電子鎖電路分為編碼電路、控制電路、 計(jì)數(shù)（分配器）電路、 訊響電路、 。電 子鎖主要由輸入元件、電路 (包括電源)以及鎖體三部分組成，當(dāng)電磁線圈中有一 定的電流通過時(shí)，磁力吸動(dòng)鎖 栓， 鎖便打開。用 發(fā)光二極管代表 電磁線圈，當(dāng)發(fā)光 二極管為亮狀態(tài)時(shí)，代表電 子鎖被打開。每來 1 個(gè)輸 入時(shí)鐘， 編碼電路的相應(yīng)狀 態(tài)就向前前進(jìn)一步。在這個(gè)操作過程中，如果按照 規(guī) 定的代碼順序按動(dòng)編碼按鍵， 編碼電路的輸出就跟隨這個(gè)代碼的信息。正確輸入編碼按鍵的數(shù)字，控制電路通 過整形供給編碼電路時(shí)鐘。一直按規(guī)定的編碼順序操作完，則解碼電路驅(qū)動(dòng)開鎖 電路把鎖打開。在操作過程中，如果沒有按照規(guī)定代 碼順序按下數(shù)字鍵或按動(dòng)了 其他鍵，控制電路將會(huì)復(fù)位，操作失敗。 方案二：采用一種是用以 AT89C51 為核心的單片機(jī)控制方案。 利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的 io 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí) 現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示甚至添加遙控控制功能。 考慮到編碼電子鎖制作成本低，設(shè)計(jì)要求少，比較容易檢查校驗(yàn)并且易實(shí)現(xiàn) 控制要求，而單片機(jī)方案原理的復(fù)雜， 調(diào)試較為繁瑣 ，本著 對(duì)本專業(yè)的數(shù)字電路 基礎(chǔ)較熟悉，有利于研究該課題。所以采用了方案一。 2.1.1 數(shù)字密碼鎖電路圖的設(shè)計(jì) 要想將本電路完好的設(shè)計(jì)出來，首先要對(duì)密碼鎖的工作過程有很深的了解， 其次，設(shè)計(jì) 好本電路的組成部分及電路的工作過程，這是設(shè)計(jì)的首要條件，因 為 只有有了一個(gè)清晰地思路才可以更好的規(guī)劃一個(gè)電路，并且要對(duì)每一部分的電路 有熟悉的了解，否則，即使電路設(shè)計(jì)出來，在 調(diào)試的 過程中萬一出現(xiàn)故障也無從 下手排查，因此做了下面的具體規(guī)劃,其中電路的具體設(shè)計(jì)有： 1.編碼電路的設(shè)計(jì) 由按鍵開關(guān) S0~S9 與二極管 VD1~VD12 構(gòu)成三位 BCD 碼編碼電路,S1~S7 對(duì)應(yīng)的 BCD 碼分別為 001~111,S0,S8,S9 起迷惑作用 ,且具有復(fù)位功能. 2.數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計(jì) CD4512 為 8 選 1 數(shù)據(jù)選擇器,其選擇端 CBA 輸入的是編碼電路產(chǎn)生的三 位 BCD 碼,用以 輸入密碼 。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 其中 D0~ D7 為數(shù)據(jù)輸入端,14 腳為輸出端如按下按扭 S3 時(shí)，編碼電路產(chǎn)生 的 BCD 碼為 011，CD4512 的選擇端 CBA=011，這時(shí) 將數(shù)據(jù)輸出端 D3 輸入的信 號(hào)送到輸出端 14 腳，即 14 腳的輸出信號(hào)電平與 D3 輸入信號(hào)電平一致。 3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的設(shè)計(jì) CD4013 為雙 D 觸發(fā)器,將其中兩個(gè)觸發(fā)器分別連接成單穩(wěn)觸發(fā)電路主要目 的是為了防止觸點(diǎn)抖動(dòng)而產(chǎn)生失誤 IC3A,IC3B 構(gòu)成的 單穩(wěn)電路穩(wěn)態(tài)為 Q=0,當(dāng) Q=1,則經(jīng)電阻向電容充電 ,產(chǎn)生復(fù)位電壓使 Q 段置 0,當(dāng) S0~S9 中任一按鍵被按下 時(shí),電源電壓經(jīng)過 VD22~VD24 加到 VT1 的基極,使 VT1 導(dǎo)通,VT2 截止(按鍵按下 前,VT1 截止,VT2 導(dǎo)通),IC3A 的時(shí)鐘輸入端有上升沿作用,使得 Q=D=1 為高電平, `Q 非=0.經(jīng)過一段時(shí)間充電 后電容器 C2 上端變?yōu)楦?電平,復(fù)位端 R 作用使 Q 變 為 0。則 Q 非由 0 變成 1,作 為上升沿時(shí)鐘信號(hào)控制 IC3B 及 CD4017 工作。 4.計(jì)數(shù)/分配器電路的設(shè)計(jì) CD4017 為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,在記數(shù)脈沖作用下 Q0~Q9 逐位輸出高電平,RST 為 高電平有效的復(fù)位端.正常記數(shù)時(shí) RST 應(yīng)接低電平。若 RST 為高電平， 則復(fù)位后 為 Q0 為高電平，Q1~Q9 構(gòu)成低電平。 5.訊響電路的設(shè)計(jì) VT5~VT8 構(gòu)成訊響電路，使得每按下一次按鍵，訊響器 HA 都發(fā)出“嘟” 的 一聲提示音。 數(shù)字密碼鎖的總體設(shè)計(jì)就是這些，當(dāng)然，每部分的電路的作用及功能我們將 在下一章詳細(xì)介紹。通過元器件布局實(shí)踐證明,即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確,印制電 路板設(shè)計(jì)不當(dāng),也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如,如果印制板兩條細(xì) 平行線靠得很近,則會(huì)形成信號(hào)波形的延遲,在傳輸線的終端形成反射噪聲;由于電 源、地線 的考慮不周到而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,因此,在設(shè)計(jì)印制電路 板的時(shí)候,應(yīng)注意采用正確的方法。 在設(shè)計(jì)好了個(gè)單元的電路之后，利用編碼電路，數(shù)據(jù)選擇器， 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器， 訊響電路進(jìn)行了電路圖的總的設(shè)計(jì)。 2.1.2 數(shù)字密碼鎖電路原理圖 數(shù)字密碼鎖的電路原理圖如下： ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 VD1 VD2 VD3 VD4 VD5 VD6 VD7 VD8 VD9 VD10 VD1 VD12 R9 R10 R1 VD25 VD2 VD23 VD24 C4 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R28 VT8 VT7 R?RES2 R35 R34 R32 R3 R31 C7 VT8 VD29 R?ES2 C6 R?ES2 VT5 R27 R28 C5 C4 R12 R13 VT1 R14 R15 R16 R17 R18 VT2 VD13VD14VD15VD16 VD17VD18 VD19 VD20VD21 VD30 VD31 C8 C2 R19 D0 1 D1 2 D2 3 D3 4 D4 5 D5 6 D6 7 D7 9 INH 10 A 11 B 12 C 13 SEL 14 DIS 15 Q5 1 Q1 2 Q0 3 Q2 4 Q6 5 Q7 6 Q3 7 GND8 Q8 9 Q4 10 Q9 11 CO 12 CK INH 13 CLK 14 RST 15 VD 16 U?4017 R20 VT3 R21 D5 Q 1 CLK3 Q 2R 4 S 6IC3A D5 Q 1 CLK3 Q 2R 4 S 6 IC3A C3 R23 R24 C9 VT4 VD26 VD27 VD28 R2 K-1 R25 T 20V 13 2 K HA 圖 2-1 數(shù)字密碼鎖的電路原理圖 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 2.2 數(shù)字密碼鎖的工作原理 一.設(shè)計(jì)的主要功能： 1.使用 N 位密碼,按動(dòng)按鍵，以此來 產(chǎn)生開鎖的密碼 2.輸入 N 位密碼,若與預(yù)設(shè)密碼相同,輸出高電平,打開 鎖,否則,輸出低電平.恢 復(fù)初始化 3.使用 protel 畫出電路圖, 并準(zhǔn)備硬件設(shè)備 4.硬件設(shè)備設(shè)計(jì)好,準(zhǔn)備進(jìn)行焊接 5.進(jìn)行調(diào)試和校正,對(duì)一些問題進(jìn)行排查和處理 二.設(shè)計(jì)原理： 該電路的密碼由 S1~S9 組成的 9 位數(shù)構(gòu)成，如密 碼為 112225555，當(dāng)按下 S1 即密碼為 1 時(shí)， 電源電壓經(jīng) S1 加到編碼電路，其 編碼輸出為 001 送到 IC2 的 選擇端，即 CBA 為 001，IC2 的 14 腳輸出電平與 D1 一致，由于 IC1 的初始狀態(tài) 為 Q0=1，Q1~Q9 均為 0，所以 IC2 的 14 腳輸出高 電平，使 VT3 飽和導(dǎo)通，IC3 的 9 腳為低電平。同時(shí)高電 平亦經(jīng) S1，VD1，VD24 加到 IC3A 的時(shí)鐘端 3 腳，經(jīng) 延遲后 IC3A2 腳 Q 非由 0 變 1，作為時(shí)鐘信號(hào)加到 IC3B 的 11 腳和 IC1 的 14 腳，并使 IC1 計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn) 1，即 Q1=1，Q0，Q2~Q9 均為 0。這時(shí)再按下 S1，S2，S2，S2，S5，S5，S5，S5，IC1 的 Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，Q7，Q8，Q9 依次出 現(xiàn)高電平，當(dāng) Q9 為高電平 時(shí)， VT4 導(dǎo)通，繼電器 K 吸合，將 鎖打開。若其中某一 位按錯(cuò)，如 輸入密碼時(shí)誤將 S6 按下，則編碼輸出為 110，IC2 的 14 腳輸出與 D6 電平一致，由于 D6 經(jīng)電阻 R2 接地，故為低電平，所以 IC2 的 14 腳輸出低電平， 加到 VT3 的基極，使 VT3 截止，IC3B 的 9 腳為高 電平， 輸出 13 腳 Q 也為高電 平，加到 IC1 的 15 腳復(fù)位端，使 IC1 復(fù)位，即 Q0=1，Q1~Q9 均為 0，必須重新 輸入正確的密碼方能把鎖打開。 2.3 數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 要在思路清晰時(shí)才可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)單元電路要進(jìn)行透徹的分析和理解，不 可以在沒有整體的情況下走一步算一步，這樣對(duì)電路的整體設(shè)計(jì)都是不利的，對(duì) 以后的問題排查增加了困難， 對(duì)一些不明白的問題要搞清楚，當(dāng)然，在 設(shè)計(jì)過程 中要善于利用整體效果，不明白要請(qǐng)教。 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 第三章 數(shù)字密碼鎖各單元電路分析 3.1 數(shù)字密碼鎖的各單元電路功能介紹 1．編碼電路： 圖3-1 編碼電路 所謂編碼是用若干位二進(jìn)制代碼來表示某種信息（如0——9十個(gè)數(shù)字，A— —Z26個(gè)英文字母）的過程。能夠?qū)崿F(xiàn)編碼功能的電 路成為編碼器, 編碼器是組合 邏輯電路中的一種類型，雖 然可以由邏輯門構(gòu)成，但已有中規(guī)模集成電路芯片， 編碼器的輸入信號(hào)是若干個(gè)代表不同信息的變量，它的輸出則是一組代碼，用代 碼的不同組合來表示不同的輸入變量。 本編碼電路是由按鍵開關(guān)S0~S9與二極管VD1~VD12構(gòu)成，且具有復(fù)位功能. 每來1個(gè)輸入時(shí)鐘，編碼電 路的相應(yīng)狀態(tài)向前前進(jìn)一步。在操作過程中，按照 規(guī)定 的代碼順序，按動(dòng)編碼按鍵 ，編碼電路的輸出就跟隨 這個(gè)代碼的信息。正確 輸入 編碼按鍵的數(shù)字，控制電路通 過整形電路供給編碼電路時(shí)鐘，一直按規(guī)定編碼順 序操作完，則驅(qū)動(dòng)開鎖電路把 鎖打開。否 則，密碼不正確 時(shí)，按鍵將被復(fù)位,編碼電 路將產(chǎn)生BCD 碼送到數(shù)據(jù) 選擇器(CD4512)的CBA端用以驅(qū)動(dòng)， 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 2.數(shù)據(jù)選擇電路： 圖 3-2 數(shù)據(jù)選擇電路 數(shù)據(jù)選擇是指經(jīng)過選擇，把多個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳送到唯一的公共數(shù)據(jù)通道上去。 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)選擇器。它的作用相當(dāng)于多個(gè)輸入的單刀 多擲開關(guān)， 本電路之所以用 CD4512 是因?yàn)樗淖饔脼?8 選 1 數(shù)據(jù)選擇器,其選擇端 CBA 輸入的是 編碼電路產(chǎn) 生的三位 BCD 碼, 其中 D0~ D7 為數(shù)據(jù)輸入端,14 腳為輸出端，如按下按扭 S3 時(shí).編碼電路產(chǎn)生 的 BCD 碼為 011.CD4512 的選擇端 CBA=011.這時(shí)將數(shù)據(jù)輸出端 D3 輸入的信號(hào) 送到輸出端 14 腳.即 14 腳的輸出信號(hào)電平與 D3 輸 入信號(hào)電平一致。 將數(shù)據(jù)選擇器的地址信號(hào) C.B.A 作為函數(shù)的輸入變量，數(shù)據(jù)輸入 D0～D 7，作 為控制信號(hào)，控制各最小項(xiàng) 在輸出邏輯函數(shù)中是否出現(xiàn)，使能端Ｇ始終保持低電 平，這樣 8 選１數(shù)據(jù)選擇器就成為一個(gè) 3 變量的函數(shù)產(chǎn)生器。 3．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路： ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 圖 3-3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和其他的觸發(fā)器的不同在于，它只有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，具有以下幾個(gè) 明顯特點(diǎn)： a:它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)不同的工作狀態(tài)； b: 在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；在暫穩(wěn)態(tài)維持一定時(shí)間 后，再自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。 c:暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的長短取決于電路本身的參數(shù)。 由于具有以上特點(diǎn),單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛用于數(shù)字系統(tǒng)中的整形、延時(shí)以及定 時(shí)等,而本電路利用了 CD4013 這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)是電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫態(tài)，在外來觸發(fā)器信號(hào)作用 下，電路由 穩(wěn)態(tài)跳到暫穩(wěn)態(tài) ；暫穩(wěn)態(tài)經(jīng)過一端時(shí)間后會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)所 處時(shí)間的長短取決于電路本身定時(shí)元件的參數(shù)。 因此在此設(shè)計(jì)中由兩個(gè) D 觸發(fā)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器的主要目的是為了防 止觸點(diǎn)抖動(dòng)而產(chǎn)生失誤 IC3A，IC3B 構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)為 Q=0，當(dāng) Q=1，則經(jīng)電阻向 電容充電， 產(chǎn)生復(fù)位電壓使 Q 段置 0，當(dāng) S0—S9 中任一按鍵被按下時(shí)，電源電壓 經(jīng)過 VD22—VD24 加到 VT1 的基極，使 VT1 導(dǎo)通，VT2 截止（按鍵按下前，VT1 截止，VT2 導(dǎo) 通），IC3A 的 時(shí)鐘輸入端有上升沿平，Q 非=0。經(jīng)過一段時(shí)間充電 后電容器 C2 上端變?yōu)楦唠娖?，?fù)位端 R 作用使 Q 變?yōu)?0。則 Q 非由 0 變成 1，作 為上升沿時(shí)鐘信號(hào)控制 IC3B 及 CD4017 工作 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 4．計(jì)數(shù)電路： 圖 3-4 計(jì)數(shù)電路 計(jì)數(shù)電路屬于中規(guī)模集成電路,其種類較多,應(yīng)用也十分廣泛,按其工作步調(diào) 一般分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器兩大類,通常為 BCD 碼和四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器, 這些計(jì)數(shù)器的功能比較完善,同時(shí)還附加了輔助控制端。 而本電路是用 CD4017，因 為它為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,在記數(shù)脈沖作用下 Q0~Q9 逐位輸出高點(diǎn)平,RST 為高點(diǎn)平有效的復(fù)位端. 正常記數(shù)時(shí) RST 應(yīng)接低電平。若 RST 為高電平，則復(fù)位后 為 Q0 為高電平，Q1~Q9 構(gòu)成低電平。 5．訊響電路 訊響電路是用來提示操作者數(shù)字密碼鎖的工作狀況，提示使用者，因?yàn)樵谠O(shè) 計(jì)中，我 們要求在每次按按 鍵是都能發(fā)出“嘟”的聲音，因此本電路采用了多諧振 蕩器和一個(gè)訊響器來完成。用多諧振蕩器振蕩產(chǎn)生脈沖使訊響器發(fā)出聲音。用 VT5~VT8 構(gòu)成訊響電路，每按下一次按鍵，訊響器 HA 都發(fā)出“嘟” 的提示音。 3.2 各單元電路中邏輯電路功能分析 1．?dāng)?shù)據(jù)選擇器 CD4512 的介紹 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 在電路中，與 CD4017 相連的是數(shù)據(jù)選擇器 CD4512，它是 對(duì)編碼電路產(chǎn)生的 三位 BCD 碼進(jìn) 行選擇并將其 輸入給其它電路來進(jìn) 行工作，在電路中，起著重要的 作用。 當(dāng)需要從多個(gè)輸入的數(shù)字信號(hào)中按照當(dāng)時(shí)的需要選擇出其中某一信號(hào)輸入 電路時(shí)，就需要一種能夠選擇該信號(hào)輸入的專用電路，這種電路稱為數(shù)據(jù)選擇電 路。 數(shù)據(jù)選擇器又稱多路開關(guān)，其功能是從多路中選擇一路進(jìn)行傳輸。特可以用 它將并行輸入的代碼轉(zhuǎn)換為串行輸出代碼，或作 N 線—1 線選擇器。常用的數(shù)據(jù) 選擇器有 2 選 1、4 選 1、8 選 1、16 選 1 等幾種。 數(shù)據(jù)選擇器功能：在多個(gè)通道中選擇其中的某一路，或多個(gè)信息選擇其中的 某一個(gè)信息傳送或加以處理。 數(shù)據(jù)分配器功能：將傳送來的或處理后的信息分配到各通道去。 圖 3-5 與單刀四擲開關(guān)相應(yīng)的數(shù)據(jù)選擇器邏輯圖 數(shù)據(jù)選擇器的功能類似于一個(gè)單刀多擲開關(guān)，如圖3-30(a) 所示，其作用是通 過開關(guān)K置于不同位置 ～ 而將不同路的數(shù)據(jù) ～ 傳送出去。 ～ 是數(shù) 據(jù)輸入端， F為輸 出端， ～ 是選擇輸入端，A1和 A0為地址選擇輸入端。 本次設(shè)計(jì)用的是八路數(shù)據(jù)選擇器CD4512，下面就讓我們來了解一下CD4512 的結(jié)構(gòu): 圖3-6 數(shù)據(jù)選擇器邏輯符號(hào) 圖中 為使能控制端，A2 、A1、A0為地址輸入端，Ｙ和 為該片的兩個(gè)互補(bǔ) 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 輸出端。 根據(jù)表達(dá)式看出，當(dāng) ＝ 0時(shí)， Y將按地址從八路中選擇一路信息輸出。 功能表分析： 表3-1 數(shù)據(jù)選擇器功能表 一般情況下數(shù)據(jù)選擇器的工作條件都是設(shè)定的，只需了解，不作要求。 表3-2數(shù)據(jù)選擇器的參數(shù) 注：高溫下的降低值：塑料雙列-12mW（從６５℃－８５ ℃） 陶瓷雙列 -12mW（從１００℃－１２５℃） 在本電路中數(shù)字選擇器CD4512是這樣進(jìn)行工作的：其 選擇端CBA 輸入的是 編碼電路產(chǎn)生的三位BCD碼， D0—D7為數(shù)據(jù)輸入端，14腳為輸出端如按下按扭S3 時(shí)，編碼電 路產(chǎn)生的BCD碼為001。CD4512的選擇端 CBA=001。這時(shí)將數(shù)據(jù)輸出 端D3輸入的信號(hào)送到輸出端14腳。即14腳的輸出信號(hào) 電平與D3 輸入信號(hào)電平一 致。 2.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4013的介紹 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- CD4013是由一個(gè)雙D觸發(fā)器構(gòu)成的IC芯片。根據(jù)不同的需要連接其不同的引 腳可實(shí)現(xiàn)不同功能雙D觸發(fā)器構(gòu)成圖： 圖3-7 雙Ｄ觸發(fā)器構(gòu)成圖 圖 3-8 CD4013 的管腳圖 下面就讓我們來了解一下 CD4013 的內(nèi)部工作情況： 表 3-3 CD4013 邏輯功能表 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 D 觸發(fā)器的內(nèi)部原理圖及工作原理： 作用，使得 Q=D=1 為高點(diǎn)的原理：當(dāng) CP=0（低電平）時(shí)，G3 ，G4 被封鎖，輸 出均為高電平，觸發(fā)器的狀 態(tài)保持不變， G5 和 G6 門的輸出由輸入信號(hào) D 決定。 這時(shí)觸發(fā)器處于等待狀態(tài)，一旦 CP 的上升沿到來后，觸發(fā)器就按 G5，G6 的輸出 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。 若 D=0，則 Q6=1，Q5=0，當(dāng) CP 上升沿到來后， G3 被打開，輸出低電平，G4 仍被封鎖， 輸出高電平，經(jīng) G1，G2 將觸發(fā)器置伐 1 狀態(tài)，即 Qn+1=1;同時(shí)由于 Q3=0，一方面通過置 1 維持線 1 將 G5 封鎖，用于保持 Q5=1，Q3=0，從而維持了 觸發(fā)器置伐的 1 狀態(tài)，另一方面，為了保證在 CP=1 期間 D 端信號(hào)的變化不影響 觸發(fā)器的狀態(tài)，又通過置 0 阻塞伐 3 將 Q3=0 的狀 態(tài)引回到 G4 的輸入端，將 G4 封鎖，以阻止 G4。因 輸入信號(hào) D 變?yōu)?0，而出現(xiàn) 0 狀態(tài)，亦即阻止觸發(fā)器置 0。 若 D=1，則 Q6=0，Q5=1，當(dāng) CP 上升沿到來后， G4 被打開，輸出低電平經(jīng) G1，G2 將觸 發(fā)器置成 0 狀 態(tài)，即 Qn+1=0，同 時(shí) G4=0，又通過置 1 維持線 2 將 G6 封鎖， Q6=1 又通過置 1 阻塞 4 使 G5 輸入全為 1，而 輸出為 0，封鎖 G3。這樣， 即使輸入信號(hào) D 發(fā)生變化，也不會(huì)影響 G5 和 G6，的狀態(tài)，從而保證了在 CP=1 期間觸發(fā)器能可靠置 0。 綜合所敘，此中觸發(fā)器只有在 CP 的上沿到來時(shí)刻才按照輸入信號(hào)的狀態(tài)進(jìn) 行翻轉(zhuǎn)，除此之外，在 CP 的其他任何時(shí)刻觸發(fā)器都將保持狀態(tài)不變，故把著種狀 態(tài)稱為邊沿觸發(fā)器。 3．計(jì)數(shù)器 CD4017 的介紹 圖 3-9 CD4017 的管腳 CD4017 是 5 位 Johnson 計(jì)數(shù)器，具有 10 個(gè)譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入 端。時(shí)鐘 的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入 時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無 限制。INH 為 低電平時(shí)，計(jì) 數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之， 計(jì)數(shù)功能無效。 CR 為高 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。Johnson 計(jì)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(jì)數(shù)順序。譯碼輸 出一般為低電平，只有在對(duì) 應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每 10 個(gè)時(shí)鐘輸入周期 C0 信號(hào)完成一次進(jìn)位，并用 作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。 推薦工作條件 電源電壓范圍：3V—15V 輸入電壓范圍：0V—VDD 工作溫度范圍： M 類：55℃—125℃ E 類：40℃ —85℃ 極限值 電源電壓：-0.5V—18V 輸入電壓：-0.5V-V DD+0.5V 輸入電流：±10mA 貯存溫度：-65℃—150℃ 引出端功能符號(hào) CO：進(jìn)位脈沖輸入 CP：時(shí)鐘輸入端 RST： 復(fù)位端 INH： 禁止端 Q0-Q9：計(jì)數(shù)脈沖輸出端 VDD： 正電源 VSS： 地 表 3-4 計(jì)數(shù)器真值表 CD4017 為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在記數(shù)脈沖作用下 Q0—Q9 逐位輸出高電平，RS 為高電平有效的復(fù)為端。正常 記數(shù)時(shí) RST 應(yīng)接低電 平。若 RST 為高電平，則復(fù)位 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 后 Q0 為高電平，Q1—Q9 構(gòu)成低電平。 在“ R” 端加上高 電平或正脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器 中各計(jì)數(shù)單元 F1～ F5 均被置零，計(jì)數(shù)器為“00000 ”狀態(tài)。 從上述分析中可以看出，CD4017(它的基本功能是 對(duì)“CP”端輸入脈沖的個(gè)數(shù) 進(jìn)行十進(jìn)制計(jì)數(shù)，并按照輸入脈沖的個(gè)數(shù)順序?qū)⒚}沖分配在 Y0 —Y9 這十個(gè)輸出 端，計(jì)滿十個(gè)數(shù)后計(jì)數(shù)器復(fù)零，同時(shí)輸出—個(gè)進(jìn)位脈沖。我們只要掌握了這些基 本功能就能設(shè)計(jì)出千姿百態(tài)的應(yīng)用電路來。 4.多諧振蕩器的介紹 在這個(gè)部分起主要作用的是多諧振蕩器，多諧振蕩器無需外加觸發(fā)信號(hào)，就 能周期性地自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生幅 值和寬度一定的矩形脈沖，因而又稱之為無穩(wěn)態(tài)電 路。它可由分立元件、集成運(yùn)放以及門電路組成。 晶體管組成的多諧振蕩器，由下圖可見，它的 結(jié) 構(gòu)與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器極其相似， 不過多諧振蕩器是由電容 C1、C2 耦合的，而雙 穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器是由電阻 R1、R2 耦合 的。 圖 3-10 多諧震蕩器電路(圖) 和雙穩(wěn)態(tài)電路一樣，多諧振蕩器電路也是左右完全對(duì)稱的，它的左右兩半部 分所采用的元件從型號(hào)到參數(shù)都是相同的。盡管如此，在接通電源的瞬間， 總會(huì) 因?yàn)樽笥译娐烽g微小的差異而產(chǎn)生不同的導(dǎo)電狀態(tài)。假定在通電后的某一時(shí)刻左 邊的管子 VT1 導(dǎo)電較強(qiáng)， 則 VT1 的集電極電位 Vc1 會(huì)下降得很快，它會(huì)通過耦 合電容 C1 傳 送到 VT2 的基極，使 Vbc 下降；從而阻止 VT2 導(dǎo)電的作用更大些， 結(jié)果使 Vc2 趨 于升高并通 過耦合電容 C2 傳送到 VT2 的基極，使 VT2 的導(dǎo)電程 度進(jìn)一步增強(qiáng)，Vc1 進(jìn)一步下降。 反饋結(jié)果使 Vc1 上升至 Vcc,Vc2 下降至≈ 0V，這時(shí) VT1 截止， VT2 飽和， 電 路進(jìn)入另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。之后，電容 C2 開始放電，電 容 C1 開始充電。隨著 C1、C2 的充放電。 電路又重新第一個(gè)循環(huán)過程，即使 VT1 飽和、 VT2 截止， 這樣，在電路 周而復(fù)始的不斷重復(fù)上述過程中，也就是電路振蕩的工作過程。 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 第四章 數(shù)字密碼鎖的制作 4.1 數(shù)字密碼鎖的制作要求 一、首先要了解焊接流程 1、焊接開始前，整理好桌面及周 邊環(huán)境，為電路焊 接工作準(zhǔn)備一個(gè)有條理、 整潔的環(huán)境。 2、庫房領(lǐng)料，并依據(jù)元件明細(xì)表核對(duì)物料，確保物料正確無誤，遇到生疏元 件及時(shí)向老師或同學(xué)詢問。 3、依據(jù)元件明細(xì)表進(jìn)行電路板焊接。 4、電路板焊接完成后，依據(jù)元件明細(xì)表核對(duì)元件，以保證無錯(cuò)焊、虛焊、漏焊、 假焊、橋 接。特別是確認(rèn)多引腳元件和有極性元件焊 接正確。同 樣重要的是檢查 和優(yōu)化焊點(diǎn)，一塊合格的電 路板是焊點(diǎn)光滑、 過渡均勻、無毛刺、元件排列整齊美 觀。 二、焊接技術(shù) 1、電子元器件焊接的順序是： 1）阻容、二極管等兩引腳表貼元件，由小到大，由低到高 2）晶體管、集成電路等多引腳表貼元件，由小到大，由低到高 3）蜂鳴器、電解電容等其他通孔直插元器件，由小到大，由低到高 4）單排插針等接插件，可不分次序，便于焊接即可 4.2元器件的識(shí)別與檢測 一、實(shí)物識(shí)別 電子元器件的實(shí)物識(shí)別就是實(shí)物與器件名稱的對(duì)應(yīng)，它是電路板焊接的基礎(chǔ)， 是保證正確高效的完成焊接的前提。只有熟練的掌握了常用元器件的識(shí)別，才可 以分清楚元器件的所屬種類，才可以準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行電路板焊接。 元器件的識(shí)別不能僅僅停留在外形輪廓上，大多數(shù)元器件都是有極性或引腳 排列的，只有熟練的掌握了極性或引腳排列的識(shí)別，才可以保證電路板焊接的準(zhǔn) 確、可靠 二、電路圖符號(hào)識(shí)別 在電路原理圖，每一種電子元器件都會(huì)用一個(gè)圖形符號(hào)來表示，通過導(dǎo)線將 每個(gè)元器件引腳相連，進(jìn)而 實(shí)現(xiàn)特定的功能。 電路板的 設(shè)計(jì)和繪制就是嚴(yán)格根據(jù) 原理圖進(jìn)行的，所不同的只是表元件的表現(xiàn)形式不同而已。電路板上的元件是根 據(jù)實(shí)物封裝進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而原理圖中則用一個(gè)符號(hào)來表示元器件； 電路板上元件之間的連接是通過實(shí)際的覆銅導(dǎo)線來實(shí)現(xiàn)的，而原理圖中則用 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 具有電氣意義的直線表示。電路原理圖對(duì)于電路板的測試、焊接、 維修都具有非 常重要的指導(dǎo)意義。因此，熟練掌握原理圖的識(shí)別就顯得至關(guān)重要。 每一個(gè)元件符號(hào)中都含有該元件的相關(guān)信息，根據(jù)這些信息，可以知道該元 件的引腳數(shù)量，引腳極性區(qū)分。通常情況下，從元件符號(hào)也可以了解該元件的結(jié) 構(gòu)和原理。比如圖四中C2 為鉭電容或電解電容，由它的符號(hào)可知道 電容有兩個(gè)引 腳，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為兩個(gè)相絕緣 的極板，中 間為絕緣材 質(zhì)，同 時(shí)在正極上加“+” 以表 示電容的極性。 下圖中，列出了我們常用的電子元器件在電路中的表示符號(hào)： 圖 4-1 常見元器件符號(hào) 4.3 數(shù)字密碼鎖的焊接 一．一般焊接方法： 1、晶體管、集成電路等多引腳表貼元件的焊接方法 1）批量將元件的其中一腳焊盤鍍上焊錫，以焊接方便快捷為準(zhǔn) 2）依據(jù)元件明細(xì)表，按由小到大，由低到高，方便焊接的原則批量將元件的 一個(gè)腳或兩個(gè)腳固定在電路板上，要求固定可靠。（集成電路可固定對(duì)腳的兩個(gè)引 腳） 3）批量焊接元件剩余引腳，引腳間距允許時(shí)可以依次單個(gè)焊接引腳，引腳間 距較小的集成電路可采用堆錫法焊接：在元件所有引腳上鍍錫，暫不考慮引腳間 的橋接 4）元件焊接完成后，用高溫航空導(dǎo)線蘸取焊錫油后吸去元件引腳上多余和橋 接的焊錫 2、蜂鳴器、 電解電容等其他通孔直插元器件焊接方法 1）依據(jù)元件明細(xì)表，按由小到大，由低到高，方便焊接的原則批量將元件固 定在電路板上 2）焊接所有元件剩余引腳，因通孔直插元件引腳間距比較大，采用引腳單個(gè) 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 焊接。 3）用偏口鉗剪去多出焊盤的元件引腳 3、焊接過程中需要注意 1）二極管、電解電容等有極性或引腳排列區(qū)分的元器件，焊接時(shí)元件極性標(biāo) 識(shí)要同電路板上極性標(biāo)識(shí)一致。 2）引腳焊接時(shí)間不宜過常，以避免損壞焊盤和元器件。 3）元件體插接到位，使其牢固端正的坐立于電路板上。 二、電路板后期處理 電路板焊接的后期處理環(huán)節(jié)同樣也是非常重要的，所謂善始善終，前面所做 的工作僅僅是針對(duì)某 一類器件來進(jìn)行描述的，并沒能從整體的角度來把握。只有做好了這一環(huán)節(jié) 的工作，才可以保證電路板 焊接的完整性。 總結(jié)一下， 電路板的后期處理工作主 要有以下幾點(diǎn)： 1、依據(jù)元件清單核對(duì)元器件，確保所有元件焊接位置正確 2、確認(rèn)二極管、蜂鳴器、 電容等有極性要求的元器件 焊接正確 3、確認(rèn)集成電路、接插件等多引腳元件引腳排列 標(biāo)識(shí)同電路板上對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)一 致 4、優(yōu)化修復(fù)焊點(diǎn)，確認(rèn)所有元件焊點(diǎn)光滑無毛刺、無漏焊、無虛焊、無假焊、 無橋接 5、用酒精刷洗電路板，確認(rèn)電路板清潔美觀，無錫 粒、無污垢 當(dāng)然，除了這些應(yīng)該注意的事項(xiàng)外我們還應(yīng)該根據(jù)不同的環(huán)境和狀況做具體 的安排，盡量做到安全和速度并行 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 第五章 數(shù)字密碼鎖的制作心得及體會(huì) 5.1 數(shù)字密碼鎖的后期調(diào)試 調(diào)試方法：在直流穩(wěn)壓電源通電測試之前，必須認(rèn)真對(duì)安裝電路進(jìn)行檢查。 對(duì)電源變壓器的絕緣電阻進(jìn)行檢測，以防止變壓器漏電，危及人身和設(shè)備的安全。 一般采用兆歐表測量一、二次 繞組之間，各 繞組與接地屏蔽層之間，以及 繞組與 鐵芯之間的絕緣電阻，其值 不應(yīng)小于 1000 兆歐，如果萬用表高電阻擋檢測， 則其 指示電阻均為無窮大。 用萬用表檢測電源的正負(fù)極是否接反，有無短路現(xiàn)象，電源線、地 線是否接 觸可靠二極管的引腳（或整流硅橋）和濾波電容器的極性不能相反，否則將會(huì)損壞 元器件。 檢查負(fù)載端不應(yīng)該有短路現(xiàn)象。 在電路的輸入端設(shè)置成符合要求的高（或低）電平，測量電路各點(diǎn)的電位值及 邏輯關(guān)系是否正確。 5.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的體會(huì) 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事 開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋 重負(fù)的感覺。此外， 還得出一 個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用 的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 在此要感謝我的指導(dǎo)老師張家欣對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在 設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老 師請(qǐng)教 等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也 經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè) 計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力， 樹立了對(duì)自己工作能力的 信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí) 工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的 能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè) 計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和 財(cái)富，使我終身受益。 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。 經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè) 計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的 單純總結(jié)。 但是在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助， 有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在 這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 這次的項(xiàng)目是我第一次獨(dú)立從事這種有相當(dāng)難度的項(xiàng)目，經(jīng)歷了不少艱辛， 但收獲同樣巨大。在這次設(shè)計(jì)論文的過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨(dú)立工 作與學(xué)習(xí)合理安排相互調(diào)節(jié)的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今 后的學(xué)習(xí)工作生活有巨大而重要的影響。 在這里我要感謝在座各位老師四年來對(duì)我的細(xì)心指導(dǎo)，使我受益匪淺。 我在淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院度過了非常難忘及有意義的三年大學(xué)時(shí)間，自身素 質(zhì)得到很大提高，在此表示衷心的感謝。同 時(shí)，還要感 謝大學(xué)里的老師同學(xué)，你們 給了我很多的幫助。在本次學(xué)習(xí)中，同 時(shí)體味到做人的 倫常三味，明白了 “做人” 是一種指標(biāo)，類似“彈跳力 ”、“口才”。將是我以后學(xué)習(xí)工作乃至整個(gè)生命的 動(dòng)力。 ______________________________________________________________________________________________________________ -可編輯修改- 第六章 總結(jié)與展望 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 暑期中，在忙忙碌碌的生活里，畢業(yè)設(shè)計(jì)即將接近了尾聲，回想當(dāng)初真的是 感慨萬千，在抽選課題時(shí)，當(dāng)看到數(shù)字密碼鎖的設(shè)計(jì)時(shí) ，很感 興趣，可能是感覺這 是一種挑戰(zhàn)更是一種自我提高。 在設(shè)計(jì)密碼鎖的時(shí)候，對(duì)一些元器件的使用及一些集成塊的有的不了解的地 方我們都虛心向我們的組員虛心請(qǐng)教，因?yàn)槔蠋熣f過，一個(gè)人的力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及大 家一起的力量。在共同學(xué)習(xí) 中進(jìn)步，不 僅是一種樂趣更是將團(tuán)隊(duì)精神發(fā)揮了最大 的價(jià)值。 我們都是第一次獨(dú)立完成那么大的一個(gè)項(xiàng)目，困難和挫折是可想而知，因?yàn)?缺少資料，使得一段時(shí)間大 腦處于空白狀態(tài)，不知 該 如何下手，在 隊(duì)友的鼓勵(lì)下 終于找到了突破點(diǎn)，使得畢業(yè)設(shè)計(jì)的繼續(xù)進(jìn)行。 剛放假 時(shí)， 認(rèn)為時(shí)間漫長可以慢 慢來，可是真正做時(shí)才發(fā)現(xiàn) ，要想做好一份 優(yōu)秀的畢業(yè)設(shè)計(jì)短短的時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠的，這 需要很大的勇氣和毅力，畢業(yè)設(shè)計(jì)不是一次就是可以設(shè)計(jì)好的，他需要 很大的更改，作為一個(gè)即將 畢業(yè)的應(yīng)屆生，我 們的認(rèn)識(shí) 和見解都是需要不斷提高 的，自己要學(xué)的東西還有很多，論文被修改也是常有的事，曾 經(jīng)的學(xué)姐們告訴過 我們，一篇好的論文是被修改出來的，當(dāng)然， 對(duì)老師 的麻煩也是必不可少的，老師 能夠認(rèn)真的看完一篇篇論文已經(jīng)是花費(fèi)了很多時(shí)間，還要對(duì)其修改，真的是很辛 苦，在這 里應(yīng)該特別的感謝張 老師！ 在本次數(shù)字密碼鎖的設(shè)計(jì)中，首先我們對(duì)當(dāng)前社會(huì)數(shù)字密碼鎖的發(fā)展及應(yīng)用 做了一些了解，知道了幾種常用的數(shù)字密碼鎖，在生活及各個(gè)行業(yè)的廣泛的使用， 對(duì)數(shù)字密碼鎖的歷史、用途范 圍、市 場、發(fā)展前景等做了 詳細(xì)的了解。 “生活如茶， 雖不能苦一輩子，但也得苦一陣子” 這是多么好的生活寫照，我們應(yīng) 該學(xué)會(huì)苦中尋樂，何不將這 次的論文設(shè)計(jì)作為自己一次鍛煉，這是一個(gè)很好的鍛 煉機(jī)會(huì)，我們應(yīng)該好好把握。 在元器件的焊接時(shí)，尤其重要，如果一時(shí)疏忽或者大意，很容易將元器件的 引腳看錯(cuò)或者焊接錯(cuò)誤，一點(diǎn)點(diǎn)的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致整個(gè)電路的不能運(yùn)行，當(dāng)然，在 調(diào)試時(shí)也不可能是一次成功的，經(jīng)過多次反復(fù)的檢驗(yàn)，遇到問題及時(shí)解決，及 時(shí) 排除，我想對(duì)修復(fù)電路有很大的幫助。在對(duì)電路板的 焊接時(shí)，安全也是一向我 們 應(yīng)該注意的部分，本次設(shè)計(jì) 算得上是一次浩大的工程，無論從電路板的編排還是 元器件的選擇上，都尤為重要，元器件的檢測也是不容忽視的，如果不 檢查出來 壞的元器件，那么，檢查起來是相當(dāng)困難的，這就更要求我 們的基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)該掌 握好，這 是最基本的了。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 在最后