防盗门密码锁课程设计报告书.docx

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防盗门密码锁课程设计报告书

防盗门密码锁设计

摘要

随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为全社会问题。

人们对锁的要求越来越高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便。

弹子锁由于结构上的局限已难以满足当前社会管理和防盗要求，特别是在人员经常变动的公共场所，如办公室、宾馆等地方。

电子密码锁由于其自身的优势，在维护国家与人民的财产方面有重要的价值，也同样用于防盗门，其用途越来越受到人们的青睐。

本课题是利用两块十进制计数器CD4017、单向晶闸管、N555、喇叭。

在电路中设置了报警延时电路，在既定的时间必须给出正确的密码，否则电路就自动的发出具有震慑的话语。

如果密码错误一样会提前报警，起到了保护防盗的作用。

关键词：

防盗，密码锁，CD4017，单向晶闸管，N555、喇叭

1绪论

1.1课题描述

随着电子技术，特别是随大规模集成电路技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。

目前在各学科交叉中，电子科学以其工具性、辅助性与别的学科的交叉应用最为广泛了，如今人民群众都渐渐的踏上了富裕之路了，财产安全问题也显得愈来愈重要了，普通的机械锁具根本阻挡不住罪恶的脚步，而且其使用也不便于某些场合了。

在这种情况下，以电子技术为基础的电子锁应运而生了，电子锁具有安全性能高，信息隐蔽等点。

本课题所设计的防盗门电子锁就是利用集成的电路来达到锁的功能

2基本工作原理及框图

防盗门密码锁电路是由两块十进制计数器CD4017组成密码控制电路，由单向晶闸管及报警专用语言号筒式喇叭等组成开锁延时报警电路。

开门时，应先闭合开关S1，接通电源，此时报警延时电路得电，开始延时计时。

与此同时IC1也得电复位，按动开关S2，每按动一次相当于给IC1输入一个计数脉冲，其输出端Q0~Q9就会依次出现高电平，在按动开关S2三次时，Q3输出端为高电平，于是，IC2得电且复位清零，IC2的Q0输出端为高电平。

再按动S2两次时，IC2的Q2端为高电平，该高电平使VT1导通，继电器K1得电工作，其触点K1-1闭合，电控锁得电打开。

此时，关断S1切断电源完成一次开锁过程。

图1.1基本工作原理框图

3相关元器件及其电路应用

3.1晶闸管

晶闸管是一种可控的开关器件，将成可控硅，其类别有单向晶闸管、双向晶闸管、逆向晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管、光控光控晶闸管等多个类型。

但我们通常未加说明情况下所说的晶闸管就是指单向晶闸管。

其应用最为广泛。

晶闸管是一种大功率的半导体器件，其体积小‘重量轻、容量大、效率好、使用维护简单、控制灵敏等优点。

同时，=它的功率放大倍数很高，可以用微小的信号对大功率进行控制和变换。

在脉冲数字电路中可作为功率开关使用。

值得一提的是：

晶闸管的过载能力和抗干扰能力较差，控制电路比较复杂。

3.1.1晶闸管的结构及功能特性

晶闸管的外观

晶闸管的部结构电路符号

它有三个电极：

阳极（T2）、阴极（T1）、和控制极（G），控制极又称门极或栅极，从图上我们可以看出他是一种PNPN四层半导体器件，有三个PN结。

如果晶闸管导通那么即使是撤出加在控制极的信号，他还是一样的导通的，如果需要他断路就施加一个反向电压强行关断！

晶闸管广泛的用于可控整流、交流调压、逆变器和开关电源电路中。

3.1.2晶闸管的伏安特性

晶闸管的伏安特性图

图上清楚的表示了阳极和阴极的电压和它的阳极电流之间的关系。

图上从O到A的电流很小就是在未加控制极信号时候的不导通状态，此时的管子是一种很大的阻值的，从B到C的线很陡是因为在正向电压增大到某个值时，管子本身的压降1V是不会变的，这样就有了以前OA小电流就突然陡直成BC段了。

但一旦有了控制极的信号后，电流会迅速减小。

3.1.3晶闸管导通工作特性

BC段曲线说明晶闸管的导通工作特性。

管子导通后阻很小，管压降很低的，这样外加电压全部加在了外电路的负载上了，而且负载电流很大，如果阳极电压减小导致电流减小，这就是向正想阻断状态转化。

3.1.4晶闸管反向阻断特性

从图上可以清楚的知道OE段是负电流状态。

即给晶闸管的阳极和阴极之间加了反向电压，这个反向电压不能太大了，大的太多了会烧坏晶闸管的，使其丧失工作能力。

3.2N555集成电路

N555是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器（本课题就是利用此电路）、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。

555集成定时器的电路结构图

3.2.1N555的功能特性

三个阻值均为5K欧德电阻串联起来构成分压器，给比较器C1和C2提供了参考电压，如果在电压的控制端CO另加控制电压则可以改变C1、C2的参考电压。

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0电平。

555定时器的功能表

3.2.2N555的主要性能参数

N555的主要性能参数如下：

•供应电压4.5-18V

　　•供应电流3-6mA

　　•输出电流225mA（max）

　　•上升/下降时间100ns

3.2.3N555各引脚介绍

N555引脚介绍如下：

●1引脚：

（接地）-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地

●2引脚：

（触发点）-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。

触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。

●3引脚：

（输出）-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。

周期的结束输出回到O伏左右的低电位。

于高电位时的最大输出电流大约200mA。

●4引脚：

（重置）-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。

它通常被接到正电源或忽略不用。

●5引脚：

（控制）-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。

当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。

●6引脚：

（重置锁定）-Pin6重置锁定并使输出呈低态。

当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。

●7引脚：

（放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。

●8引脚：

（V+）-这是555个计时器IC的正电源电压端。

供应电压的围是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。

3.2.4多谐振荡电路工作原理

接通电源后，VCC经R1R2给电容C充电。

由于电容上电压不能突变，电源刚接通时υC下降，当υC上升到大于Vcc／3时，RD=1，SD=1，基本RS触发器状况不变，即输出端Q仍为高电平，当VC上升到略大于2VCC／3时，Rn=0，SD=1，基本RS触发器置0，输出端Q为低电平。

这时Q=1，使部放电管饱合导通。

于是电容C经R2和部放电管放电，υc按指数规律减小。

由N555构成的多谐振荡电路

当υC下降略小于Vcc／3时，部比较器A1输出高电平，A2输出低电平，基本RS触发器置1，输出高电平。

这时，Q=0，部放电管截止。

于是C结束放电并重新开始充电。

如此循环不止，输出端就得到一系列矩形脉冲

3.2.5N555的应用

（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；

（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；

（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。

555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。

3.3CD4017计数器

CD4017是具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。

时钟输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。

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。

3.3.1CD4017的引脚

CD4017的引脚图

CD4017的引脚可分为：

频率输入脚、数据输出脚、控制脚、进位脚

●14引脚CP:

为频率输入引脚。

●3，2，4，7，10，1，5，6，9，11引脚（Q0—Q9）：

为解码后的时进制输出脚，被计数到的值，其输出为高电平，其余为低电平电位。

●12引脚CO:

当有两个以上片子级联的时候，当4017计数10个脉冲之后，在CO脚就会输出一个脉冲波，送向高位表示进位

●15引脚CR:

是清零复位脚，当向该脚输入个高电平脉冲的时候，4017就会自动的清零复位使Q0为“1”，而Q1—Q9都为“0”。

●13引脚INH:

时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。

CD4017的真值表

3.3.2CD4017的功能特性

开门时，应先闭合开关S1，接通电源，此时报警延时电路得电，开始延时计时。

与此同时IC1也得电复位，按动开关S2，每按动一次相当于给IC1输入一个计数脉冲，其输出端Q0~Q9就会依次出现高电平，在按动开关S2三次时，Q3输出端为高电平，于是，IC2得电且复位清零，IC2的Q0输出端为高电平。

再按动S2两次时，IC2的Q2端为高电平，该高电平使VT1导通，继电器K1得电工作，其触点K1-1闭合，电控锁得电打开。

此时，关断S1切断电源完成一次开锁过程。

延时报警电路的工作过程：

当S1闭合式，延时报警电路开始工作，此时，电源通过R1、RP1向C1充电，当充电电压达到了VD3的击穿电压时，VD3就会导通并触发晶闸管VS1导通，又N555和扬声器构成的报警语音电路开始工作发出警报声音，同时，继电器k2也得电工作，其常闭触点K2-1断开，切断密码控制的电路IC1、IC2的电源，将导致无法开锁。

CD4017B的逻辑结构图

总结

经过近多日的努力，终于将本次课程设计做完了，但由于水平有限，文中肯定有很多不恰当的地方，请老师指出其中的错误和不当之处，使我能做出改正，我会虚心接受。

在本次课程设计过程中，我增强了自己的实践能力和分析能力。

通过跟老师和同学的交流，也通过自己的努力，我按时完成了这次课程设计。

在此过程中，我学会了很多，也看到了很多自己的不足之处。

在以后的学习生活中，我会努力学习专业知识，完善自我，为将来的发展做好充分的准备。

总之，在这次课程设计中，我受益匪浅，学到了很多书本上所没有的东西，懂得了理论和实际联系的重要性。

在以后的学习中，我不仅要把理论知识掌握牢固，更要提高自己的动手能力和分析能力。

致谢

通过一周的努力，终于将我课程设计完成了，在完成课程设计的这一周中，如昌老师给予了我很大的帮助。

他不仅是指导我完成了设计，还教会了我做设计的一般步骤、设计