电子锁及门铃电路设计

重庆信息技术职业学院毕业设计第I页摘要本设计利用74194做移位寄存器，实现8位二进制码串行输入。利用7485比较器对预设置好的密码与输入的密码进行比较。若密码正确则开锁电路实现开锁功能；若密码不正确，则报警。利用74161芯片设计十八进制计数器，控制报警时间为15s，停3s之后循环；同时该报警系统可兼作门铃使用，利用74LS290设计十进制计数器来控制门铃的响铃时间为10s。数字15、3、10分别通过3个数码显示管显示出来。关键字：电子锁、门铃、移位寄存器、计数器重庆信息技术职业学院毕业设计第II页目录摘要..............................................................I目录.............................................................II绪论..............................................................1第1章系统总体方案设计............................................21.1设计要求......................................................21.2系统框图......................................................21.3工作原理......................................................3第2章各单元电路设计..............................................42.1原始密码电路..................................................42.1.1串行输入密码..............................................42.27485比较器电路...............................................72.3开锁电路......................................................82.3.1晶体管....................................................82.3.2继电器....................................................82.4报警电路部分.................................................102.4.174161计数器..............................................102.4.2555定时器...............................................112.4.3数码管...................................................112.4.4报警电路..................................................122.5门铃电路的设计...............................................132.5.1扬声器...................................................132.5.274ls04...................................................142.5.374ls32...................................................14第三章调试.......................................................16总结.............................................................17参考文献...........................................................19附录.............................................................20附录表元器件清单..................................................20重庆信息技术职业学院毕业设计第1页绪论密码锁是锁的一种，通常分为机械锁和电子锁。均为在输入端输入一系列的数字或符号作为密码。当输入信号与预设信号相符时开锁系统工作。密码锁的密码通常都只是排列而非真正的组合。有些门锁上有一个数字键盘使用电子控制，开启时按序键入一个数字系列。这种锁是常见于办工室内。优点是只要告诉开锁者密码便可，无须复制钥匙。不过，如果有人把密码告诉外人，这锁便形同虚设。因此这类密码锁的密码需要经常更换才可以。事实上，在传统的工业中，也能够找到比所谓的新经济更保险利润却毫不逊色的投资方向。密码锁并不是一种频繁操作使用的产品，可以说是一种半静态的产品，采用机械方式更实用一些。但电子方式的密码量大，人们主观感觉会安全一些。本设计的密码量接近电子密码锁，操作又比传统机械密码锁快得多，简单实用，有望在实际生活中得到应用。重庆信息技术职业学院毕业设计第2页第1章系统总体方案设计1.1设计要求①设计一个电子锁，其密码为8位二进制代码开锁指令串行输入码。②用8个拨码开关设置原密码，然后用一个拨码开关以单步脉冲方式输入。③密码至74194移位寄存器中，使之在比较器中与原密码进行比较。④当开锁输入码与密码一致时，锁被打开。⑤当开锁输入码与密码不一致时，则报警。报警时间持续15秒，停3秒后再重复出现。⑥报警器可以兼作门铃使用，门铃时间为10秒。⑦所有的时间数据用数码管显示出来。⑧报警器与门铃的响应频率通过不同频率的振荡电路实现。1.2系统框图1、各模块功能：原始密码部分：使用8位数码开关，可以实现重新设置密码的功能。串行输入模块：利用移位寄存器右移的功能实现8位密码的串行输入。比较模块：将密码输入后，与原始密码进行比较，如一致则Fa=b端输出高电平，表示密码正确，锁被打开。若密码不正确则Fa=b端输出低电平，送入声响模块和计时模块中进行报警，比较模块中接入一个开关作为密码输入后的确认键。声响模块，扬声器：若比较模块送入信号，则声响确认送入扬声器中，开始报警。计时模块：比较模块同时将信号送入计时开始计时并将信号送入扫描电路原始密码串行输入模块比较模块声响模块计时模块扬声器扫描电路数码管重庆信息技术职业学院毕业设计第3页中。扫描电路，数码管：扫描电路接收信号，与计数器同步工作，连接数码管显示时间。2、工作过程：首先设置一个原始密码，设置结束。将密码串行输入，若密码一致，则锁被打开。若密码输入有误，则发生报警，报警时间为15秒，停3秒后重复。数码管同步显示时间。密码锁的报警系统同时可以用作门铃，输入脉冲信号就进行响铃，响铃时间为10秒。系统有复位开关，复位开关闭合则电路重置。密码输入均以单步脉冲进行输入控制。1.3工作原理设计74194的级联问题，将拨码开关接入级联好后的74194中，用VCC供电，再接入消抖后的单步脉冲信号，串行输入8位密码。7485比较器级联后，输入密码部分连入7485输入的A中4个引脚，拨码开关连入B中4个引脚，检查引脚连接是否有误，检查后，经比较器对输入密码进行测试，若输入正确密码则开锁；若输入错误密码则报警。调试后电路若可以正常运行，则密码输入与比较部分工作结束。报警部分用74161计数器级联设计后用来控制循环报警时间，并通过7449译码管译码和数码显示管显示所用时间。同时并连一个555定时振荡电路及扬声器用作报警，通过各种门电路来控制实现计数器与该555时基电路同时工作。门铃部分用一个555单稳态触发电路及扬声器来实现。门铃响应时间10s通过计数器74161来实现，且通过译码管及数码显示管将之显示出来。重庆信息技术职业学院毕业设计第4页第2章各单元电路设计2.1原始密码电路J13VCC图2.18位数码开关原始密码用一个8位数码开关设置。开关连接8个上拉电阻与一个VCC提供电源。开关白色部分在下表示“0”，在上表示“1”。开关可以自行任意设置密码2.1.1串行输入密码（1）单步脉冲及消抖要求每次用拨码开关输入一位密码，且按单步脉冲把这个密码输入移位寄存器74194中，当输入完8次后，移位寄存器并行将之输出。但是，当手动产生单步脉冲时，出现的并不是理想的脉冲，而是出现如图2有毛刺的脉冲。为了使结果更加精确，本设计采用基本RS触发器消抖，原理如图3所示，当单刀双掷开关从k2打到k1时，out端由低电平到高电平，产生一个理想的上升沿驱动密码右移至移位寄存器中，实现串行输入密码的功能。图2.2带毛刺的单步脉冲重庆信息技术职业学院毕业设计第5页图2.3基本RS触发器消抖电路图（2）移位寄存器74LS194图2.474LS194功能引脚图74LS194:4位双向通用移位寄存器，功能引脚如图4，功能表见表1。A，B，C，D为并行数据输入端，QA，QB，QC，QD为并行数据输出端。VCC接高电平，GND接地，CLR为清零端（低电平有效），S1,S0与右行输入SR，重庆信息技术职业学院毕业设计第6页左行输入SL共同实现串行输入。本设计中接SR，S0接高电平，S1接低电平，实现密码右行穿行输入功能，将第一级74194的QD端接到第二级74194的SR端，实现8位存储功能。74194初始密码为0，输入数据便锁存。因此在输出端应加一个确认开关，当密码输入完毕后，闭合开关，数据送入比较器中。表2.174LS194真值表U3074LS194NA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2S09S110CLK11~CLR1U3174LS194NA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2S09S110CLK11~CLR1J3Key=SpaceVCC5VVCC5VJ4Key=ZR21k¦¸U34A74LS04NJ11Key=A6463049VCC45VCC036图2.58位二进制码串行输入电路原理图重庆信息技术职业学院毕业设计第7页图2.5实现8位二进制码串行输入，Z为脉冲开关，Space—拨码开关，A为密码重置开关，若密码输入错误，可以将A断开再闭合重新输入2.27485比较器电路7485比较器：4位幅值比较器.数值比较器——对两个位数相同的二进制整数进行数值比较并判定其大小关系。利用多片四位数值比较器的比较输入，ia＞b，ia=b和ia＜b，可以很方便地连接成更多位的数值比较器，只要将低位芯片的输出作为高位数值比较器的比较输入即可。图6是用两片7485实现8位数值比较器逻辑电路图，表2为1位数值比较器真值表。当高4位数值比较器输入相等a7a6a5a4=b7b6b5b4时，8位数值比较器的输出由低4位数值比较器输出决定。当高4位数值比较器输入不相等时，8位数值比较器的输出与低4位数值比较器输出无关。按图示级联方式，可以组成更多位数值比较器。表2.21位数值比较器真值表输入输出ABFA＞BFA＜BFA＝B00011011001010100001图2.6为实现数码开关与输入密码后比较器的原理图。图中，J为密码输入确认开关，X1为开锁电路，确认密码正确后开锁电路中小电动机驱动开锁。当开锁密码正确时，与门驱动报警。重庆信息技术职业学院毕业设计第8页VCC5VVCC5VVCC5VU3274LS85NCOMPABA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2A