密码电子锁的设计与调试
一、实验目的
(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D触发器的基本功能。
(4) 兼有电子门铃功能。
二、实验原理
密码电子锁一般是用预先设定的密码,用每个码位去控制触发器翻转,若码位按错则码位触发器不能翻转。密码电子锁一般还兼有电子门铃的功能。现在已有专用的电子密码锁集成器件可供选用。
用密码去控制各位D触发器的翻转,达到密码开锁的目的;用按钮开关去控制电子门铃的触发信号,达到按响电子门铃的目的。
三、设计思路
设计分为三部分,第一部分为门铃部分,用蜂鸣器实现。
第二部分为双D触发器,利用密码的按钮给双D触发器提供CP,使高电平能到达最后一个D触发器输出端,以二极管代替开锁机构。二极管发光则表明开锁成功。
第三部分为开锁后的清零电路。开锁成功后最后一个Q’的值从1翻转到0,通过门电路和RC延时1s后将Q’的值送到双D触发器的清零端,使电路恢复到最初的状态。
总体电路图如下:
1. 四位密码锁主体电路
两个双D触发器U1、U4 构成四位密码电路,本电路密码设定为1469,S1、S4、S6、S9 分别是1、4、6、9四位密码的按钮端;平时4个D触发器的CP端皆悬空相当于1状态,触发器保持原状态不变。
当按下S1时,CP1为低电平,松手后S1自动恢复高电平,CP1获得上升沿此时Q1=D1=1;再按下S4时,CP2为低电平,松手后S4自动恢复,CP2获得上升沿,此时Q2=D2=Q1=1。
同理,按下S6并松手后,Q3=D3=Q2=1;按下S9并松手后,Q4=D4=Q3=1,用此Q4=1去控制开锁机构即可。此处用R2和LED显示来代替开锁机构开锁。
2. 置零与电子门铃控制电路
C1因电压不能突变,在接通电源瞬间C1电压为0使Q1~Q4各位皆为0。
S10既用于四个D触发器直接置0,又用于控制电子门铃的触发端。当S10=0时,通过U2A、U5B使直接置0。
3. 延时电路
成功开锁后,Q4’=0,U3A=1,经R1、C2延时后,U5A=0,U2A=1,U5B=0,使U1、U4为0,结束开锁状态。
四、 实验器材
双D触发器74LS74两片、蜂鸣器、各种门电路、发光二极管
五、 实验内容
(1) 电子门铃调试。
电路搭接好后,先按下S10(空格键)并立即松手,电子门铃正常工作。
(2) 开锁调试。
依S1、S4、S6、S9(数字键1、4、6、9)的顺序去按密码,按完后LED发亮,发亮时间长短可通过改变RC参数来调整。本实验中R取1450Ω,C取1mF,延迟时间约为1s。
(3) 改变密码
将U1、U4的CP端改接到重新设置的码位端,即可实现改变开锁密码。
六、 实验报告与思考
(1) 仿真时按钮开关所有接头都要接线,否则会出现仿真错误
(2) LED灯连接到电路时要算好电路电流,不能超过LED的最大电流
(3) 在这种设计方式下,不用完全按对设定的密码,只需设定的密码被按正确的顺序按中就可解锁。