带密码锁的电子门铃报警电路

1 课程设计报告

课 程 名 称 数字电子技术 设 计 题 目 带密码锁的电子门铃电路 系 部 名 称 机械电子工程系 专 业 班 级 电子信息工程2013级 姓 名 徐敏

学 号 ********

成 绩

指 导 教 师 胡子健

2015年6月 2

带密码锁的电子门铃报警电路 作者： 徐敏 同组：吴燕

目录 一、课设的目的与要求 .................................................................................3 二、工作原理及设计思路 .......................................................................4 三、主要的芯片简单介绍 .......................................................................5 一）、555定时器 ..............................................................................5 二）、CD4017 ....................................................................................5 四、各模块四电路的功能及参数说明 ...................................................8 二）、单稳态电路 .............................................................................9 三）、多谐振荡电路 ...................................................................... 10 五、全部电路图与原件详细清单 ......................................................... 11 六、设计心得与所参考文献 ................................................................ 13 附录：《数字电子技术》课程设计任务书（一） ...................... 14 3

一、课设的目的与要求 1）、课程设计目的

数字电子技术课程设计是电子技术基础教学中的一个实践环节,它使学生自己通过设计和搭

建一个实用电子产品,巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能,训练电子产品制作时的动手能力。 通过该课程设计，设计出符合任务要求的电路,掌握通用电子电路的一般设计方法和步骤，训练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力,为后续课程的学习、毕业设计以及毕业以后从事电子技术方面的科研和开发打下一定的基础。 2）、课程设计题目：带报警器的密码电子锁和门铃电路 本设计是一带密码的电子锁和门铃电路，可使用在门禁系统中。这种电子锁的保密性强，使用寿命长，安全可靠，美观。现已经大量在市场使用。我们设计的这个电路实现方法也很简单。基本上都是用得硬件芯片来完成的，主要是有按键输入，编码及编码后通过已经设置好的密码进行比较确认。如果是相同的就开锁并实现门铃响功能。 1、此设计是不需要单片机编程的软件密码锁，只是单纯的数字电路硬件密码锁。 2、密码锁设有12个按键，按键用不干胶贴有编号，分别为(□0，□1，□2、□3、□4，□5，□6，□7，□8，□9，□*，□#)。设计焊接时，必须将按键摆成十二宫格形式。

3、密码要求：密码以该组任一同学的学号后五位数为准。以一组同学为例(吴燕，学号13452039；徐敏，学号13452040)，密码可以设为52039，也可以设为52040。其他四组同学以此类推。#号键，为统一的密码清除键。按动#号键，密码需重新输入。 4、设计门铃电路与密码指示电路。密码解锁成功后，门铃发出500Hz的“滴—嘟—滴—嘟……..”声音，并亮起指示灯。 4

二、工作原理及设计思路 1）、参考原理图

图2.1 2）、设计思路 由设计条件可知，按下正确的密码后门铃响，五分钟之后报警电路启动。但如果按下密码不正确没有任何反应，#键表示复位，采用的芯片有CD4017等器件构成密码锁电路，门铃电路主要芯片有由555构成的多谐振荡等器件，报警电路有时间延迟和报警器发出报警，有两个555构成的。 5

三、主要的芯片简单介绍 一）、555定时器 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平

图3.1.1 二）、CD4017 CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。时钟输cd4017入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR 为高电平时，计数器清零。

Johnson 计数器，提供了快速操作、2 输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10 个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。 6

如图2.3所示为CD4017逻辑图: 电源电压：-0.5V-18V 输入电压：-0.5V-VDD 十0.5V 输入电流：±10mA 贮存温度：-65℃-150℃ 7

引出端功能符号 CO：进位脉冲输出

CD4017引脚图 CP:时钟输入端 CR:清除端

INH:禁止端 VDD：正电源 Q0-Q9:计数脉冲输出端 VDD：正电源 VSS：地 波形图：

图3.2.1 8

四、各模块四电路的功能及参数说明 一）、按设计要求所做的编码电路及性能参数

图4.1.1 密码锁及门铃指示灯仿真电路 9 二）、单稳态电路 单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。

图4.2.1 图4.2.2 如图所示：接通电源后，未加负脉冲 ，而C充电， Vc上升，当Vc=2Vcc/3 时，RS电路输出为低电平，放电管T导通，Vc快速放电， 使 Vc= 0。这样，在加负脉冲前， 输出为低电平，即Vo= 0，这是电路的稳态。在t = t0时刻 Vi负跳变（ Vi端电平小于 Vcc/3），而 Vc= 0（TH端电平小于2Vcc/3 ），所以输出Vo 翻为高电平，T截止，VC充电。 按指数规律上升。t = t1时， 负脉冲消失。t = t2时 Vc上升到2Vcc/3（此时TH端电平大于2Vcc/3 ， TR端电平大于Vcc/3 ）， Vo又自动翻为低电平。 在tw这段时间电路处于暂稳态。t > t2，T导通，C快速放电，电路又恢复到稳态。由分析可得：输出正脉冲宽度 tW = 1.1RC。 10

三）、多谐振荡电路 多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。

图4.3.1 图4.3.2 接通电源后，输出假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2—C—地，按指数规律上升，当上升到2Vcc/3时（TH、端电平大于Vc），输出翻转为低电平。Vo是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，按指数规律下降，当下降到Vcc/3时（TH、端电平小于Vc），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得：

输出高电平时间： T=(R1+R2)Cln2 输出低电平时间：T=R2Cln2 振荡周期： T=(R1+2R2)Cln2 即可求出占空比。 11

五、全部电路图与原器件详细清单 一）、按设计要求设计出能够实现功能的电路图如图所示:

图5.1 12 二）、元器件详细清单 1 计数器 CD4017 1 2 555定时器 NE555 2 3 密码按键 SO-S# 12

4 蜂蜜器 HM 1 5 限流电阻 470 1

6 电阻 1K 1 5K 2 10K 5 100K 1

7 电容 0.01UF 2 1UF 1 10UF 2 10UF 1 8 三极管 9014 1 7 二极管 IN4148 5 10 发光二极管 LED 1 11 蓄电池 BATTERY(12V) 1