电子锁及门铃电路课程设计.doc

电子锁及门铃电路课程设计
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。
关键词:电子锁,门铃,移位寄存器,计数器,脉冲,扬声器
一、目的
1.理解密码电子锁电路的基本原理;
2.了解电子门铃的基本知识;
3.进一步熟悉74194的工作原理;
4.熟悉应用555定时器;
5.掌握TTL门电路的用途;
6.了解数码显示的工作过程。
二、设计指标
1)设计一个电子锁,其密码为8位二进制代码,开锁指令为串行输入码。
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。
3)当开锁输入码与密码一致时,锁被打开。
4)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。
5)报警器可以兼作门铃使用,门铃时间为10秒。
6)所有的时间数据用数码管显示出来。
7)报警器与门铃的响应频率通过不同频率的振荡电路实现。
三、原理框图
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模块,开始计时并将信号送入扫描电路中。
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。
四、元器件清单
元器件名称
使用数量(个)
1
电阻(R1:1K,R2:15K,R3:68K,R4:910K,R5:5K)
19
2
电源Vcc:5V
3
3
接地
5
4
电容(C1:0.01uF,C2:10 uF,C3:100 uF)
8
5
基本RS触发器
1
6
8位数码开关
1
7
三极管
1
8
电动小马达
1
9
锁体
1
10
移位寄存器74LS194
2
11
比较器74LS85
2
12
计数器74LS161
3
13
译码管74LS49
2
14
数码显示管
2
15
555定时器
3
16
扬声器
1
17
TTL非门
1
18
TTL二输入与非门
2
19
TTL二输入与门
3
20
TTL四输入或非门
1
21
双掷开个K1
4
22
开关K2
2
23
导线
若干
五、工作进程
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。
六、各功能模块
1、原始密码:
图1 8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、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 带毛刺的单步脉冲
图3 基本RS触发器消抖电路图
2)移位寄存器74LS194
图4 74LS194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,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1 74LS194真值表
图5 8位二进制码串行输入电路原理图
图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
3、7485比较器
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图6
输 入
输出
A B
FA>B FA0