双钮电子锁

数字逻辑课程设计题目：双钮电子锁院（系）：机械电子工程学院专业班级：工业工程一班学号：2808201003学生姓名：杨秀茂指导教师：教师职称：起止时间：--20100630目录第1章双钮电子锁设计方案论证1.1双钮电子锁的应用意义............................................................................................11.2双钮电子锁设计的要求及技术指标........................................................................11.3设计方案论证...........................................................................................................21.4总体设计方案框图及分析.......................................................................................2第2章双钮电子锁单元电路设计2.1输入电路及密码修改电路设计...............................................................................22.2寄存器计数电路设计...............................................................................................32.3报警器电路设计........................................................................................................3第3章双钮电子锁整体电路设计3.1整体电路图...............................................................................................................43.2整机电路工作原理....................................................................................................5第4章设计总结................................................................................................................5参考文献................................................................................................................................5器件清单...................................................................................................................................5双钮电子锁设计方案论证1.1双钮电子锁的应用意义一种电子锁装置及应用于电子锁装置的钥匙。为提供一种具有两道解锁机制、防盗效果好、组合种类多、省电的锁，提出本实用新型，它包含锁具固定架、锁具及连接结构；锁具固定架底部设有沿前后方向贯穿锁具固定架的穿槽，锁具固定架两侧设有电子组件；电子组件具有微动开关；锁具包含穿套在锁具固定架穿槽上的箱体、锁心及触发杆；箱体上设有沿其前方向贯穿箱体的轴孔；锁心设置于箱体的轴孔内且可相对箱体转动，锁心前端设有钥匙孔；触发杆设置于锁心及箱体之间并穿出箱体，以可伸缩地抵靠在微动开关，其另一端抵靠在电子组件的内侧；连动结构与锁具连接，并接收电子组件下达的开锁指令而动作。一种电子锁装置，它包含锁具固定架及锁具；锁具固定架底部设有沿前后方向贯穿锁具固定架的穿槽；其特征在于所述的锁具固定架两侧设有电子组件；锁具连接设有由电子组件控制的连动结构；电子组件具有微动开关；锁具包含穿套在锁具固定架穿槽上的箱体、锁心及触发杆；箱体上设有沿其前方向贯穿箱体的轴孔；锁心设置于箱体的轴孔内且可相对箱体转动，锁心前端设有钥匙孔；触发杆设置于锁心及箱体之间并穿出箱体，以可伸缩地抵靠在微动开关，其另一端抵靠在电子组件的内侧；连动结构与锁具连接，并接收电子组件下达的开锁指令而动作。1.2双钮电子锁设计的要求及技术指标设计任务：1．有两个按钮A和B，开锁密码可自设，如（3、5、7、9）；2．若按B钮，则门铃响；（滴、嗒…）；3．开锁过程：按3下A，按一下B，则3579中的“3”即被输入；接着按5下A，按一下B，则输入“5”；依此类推，直到输入完“9”，按B，则锁被打开——用发光管KS表示；4．报警：在输入3、5、6、9过程后，如果输入与密码不同，则报警；用发光管BJ表示，同时发出“嘟、嘟……的报警声音；5．用一个开关表示关门（即闭锁）。设计要求：1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。1.3设计方案论证开锁密码3579，不开锁按B钮，则门铃响.开锁时，按3下A，按一下B，则3579中的“3”即被输入；接着按5下A，按一下B，则输入“5”；依此类推，直到输入完“9”，按B，则锁被打开——用发光管KS表示；报警：在输入3、5、6、9过程后，如果输入与密码不同，则报警；用发光管BJ表示，同时发出“嘟、嘟……的报警声音；所以符合设计要求.1.4总体设计方案框图及分析第二章各单元电路设计2.1输入电路及密码修改电路设计开关K1~K9是用户的输入密码的键盘，用户可以通过开关输入密码，开关两端的电容是为了提高开关速度，电路先自动将IC1~IC4清零，由报警电路送来的清零信号经C25送到T11基极，使T11导通，其集电极输出低电平，送往IC1~IC4，实现清零。密码修改电路由双刀双掷开关S1~S4组成,它是利用开关切换的原理实现密码的修改。例如要设定密码为1458，可以拨动开关S1向左，S2向右，S3向左，S4向右，即可实现密码的修改，由于输入的密码要经过S1~S4的选择，也就实现了密码的校验。本电路有16组的密码可供修改。由两块74LS112（双JK触发器，包含IC1~IC4）组成密码检测电路。由于IC1处于计数状态，当用户按下第一个正确的密码后，CLK端出现了一个负的下降沿，IC1计数，Q端输出为高电平，用户依次按下有效的密码，IC2~IC3也依次输出高电平，送入与门IC5，使其输出开锁的高电平信号送往IC13的2脚，执行电路动作，实现开锁。执行电路是由一块555单稳态电路（IC13），以及由T10、T11组成的达林顿管构成。若IC13的2脚输入一高电平，则3脚输出高电平，使T10导通，T11导通，电磁阀开启，实现开门，同时T10集电极上接的D5（绿色发光二极管）发亮，表示开门，20秒后，555电路状态翻转，电磁阀停止工作，以节电。其中电磁阀并联的电容C24使为了提高电磁阀的力矩。2.2寄存器计数电路设计2.3报警器电路设计报警电路实现的功能是：当输入密码的时间超过40秒（一般情况下用户输入不会超过），电路报警80秒，防止他人恶意开锁。电路包含两大部分，2分钟延时和40秒延时电路。其工作原理是当用户开始输入密码时，电路开始2分钟计时，超出40秒，电路开始80秒的报警。有人走近门时，触摸了TP端(TP端固定在键盘上，其灵敏度非常高，保证电路可靠的触发)，由于人体自身带的电，使IC10的2脚出现低电平，使IC10的状态发生翻转，其3脚输出高电平，T5导通(可以通过R12控制T1的基极电流)，其集电极接的黄色发光二极管D3发光，表示现在电子锁处于待命状态,T6截止，C4开始通过R14充电(充电时间是40秒,此时为用户输入密码的时间，即用户输入密码的时间不能超过40秒，否则电路就开始报警,由于用户经常输入密码，而且知道密码，一般输入密码的时间不会超过40秒)，IC2开始进入延时40秒的状态。开始报警:当用户输入的密码不正确或输入密码的时间超过40秒，IC11的2脚电位随着C4的充电而下降,当电位下降到1/3Vcc时(即40秒延时结束时候),3脚变成高电位(延时时是低电平),通过R15使(R15的作用是为了限制T7的导通电流防止电流过大烧毁三极管)T7导通,其集电极上面接的红色发光二极管D4发亮,表示当前处于报警状态,T8也随之而导通,使蜂鸣器发声,令贼人生怯,实现报警.停止报警:当达到了80秒的报警时间，IC10的6,7脚接的电容C5放电结束,IC10的3脚变成低电平,T5截止,T6导通,强制使强制电路处于稳态，IC11的3脚输出低电平,使T7,T8截止,蜂鸣器停止报警；或者用户输入的密码正确，则有开锁电路中的T10集电极输出清除报警信号，送至T12（PNP），T12导通，强制使T7基极至低电位，解除报警信号。双钮电子锁整体电路设计3.1整体电路图3.2整机电路工作原理工作原理有两个按钮A和B，开锁密码可自设，如（3、5、7、9）；若按B钮，则门铃响；（滴、嗒…）；开锁过程：按3下A，按一下B，则3579中的“3”即被输入；接着按5下A，按一下B，则输入“5”；依此类推，直到输入完“9”，按B，则锁被打开——用发光管KS表示；报警：在输入3、5、6、9过程后，如果输入与密码不同，则报警；用发光管BJ表示，同时发出“嘟、嘟……的报警声音；用一个开关表示关门（即闭锁）。第4章设计总结电子课程设计刚开始，和搭档拿着选定的题目觉得很简单。脑海中马上就出现了几个设计思路，但在设计的几天里才发现设计并不是那么简单。毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计，而且要着眼整个系统。原来的思路一个个被排除掉。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合。在设计过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己查表，分析功能。即学即用。最后仿真调试阶段，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。只好一条线一条线地查，。结果终于出来了，又发现有的地方还应改进。经过反复的修改仿真，最终得到了满意的效果。通过这次课程设计，使我受益颇多。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，也培养了我认真严谨的工作作风。参考文献[1]《数字电路与逻辑设计》清华大学出版社[2]阎石.数字电子技术基础.第四版.北京：高等教育出版社，1998.12[3]张健华.数字电子技术.北京：机械工业出版社，1999附录：器件清单74LS1122个74LS11374LS1149个电容IC10IC11555定时器3级管多个2个或门