低频课程设计电阻密码锁.doc

低频电子线路课程设计报告五邑大学低频电子线路课程设计报告题 目：电阻密码锁院 系 专 业 学 号 学生姓名 指导教师 一、 题目的要求和意义要求：1、用一个特定阻值的电阻作为密钥；2、用Ucc/2作为比较电压；3、用发光二极管的亮暗来显示锁的开合：正确接入密钥时，发光二极管亮，则锁被打开；否则当有人试图开锁时或错误（或无）接入密钥时，发光二极管暗，则锁闭合 。 意义：电阻锁涉及锁具技术领导，能够提高锁的安全性。虽然运用普通的元件所制成的电阻锁可靠性不高，但是，这意味着锁具技术向前跨入了一大步。如果电阻锁设计的适当，能够克制“万能匙”，使用户所需保管的物品的安全性大大提高。二、 硬件电路设计电子元件：芯片LM324 电阻1k5、4703、22M1二极管1N40075、1N41482 三极管90151、90141电解电容2200F1 LED灯1可调电阻1k1LM314参数LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。图 1 图 2由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。实验流程图：（1）初始时无电阻接入，窗口电压比较器输出高电平，通过一级反相器后变为低电平，发光二极管不导通，同时另一路运放也输出高电平，导致储能机构截止。（2）正确接入电阻时，电压比较器输出低电平，通过一级反相器后变为高电平，发光二极管亮，同时另一路运放也输出低电平，导致储能机构仍截止。（3）错误接入电阻时，电压比较器输出高电平，通过一级反相器后变为低电平，发光二极管不导通，同时另一路运放输出低电平，储能机构导通，电容器快速充电，随后即便曾经搜索到密钥，但电容器两端维持高电平从而使通过一级反相器后的电压变为低电平，发光二极管仍不导通。本次设计的电路图如下：实验电路图介绍：1. U1、U2、R1、R2、D1、D2、D3、D4等组成窗口电压比较器。其中R1、R2、D1、D2确定比较器的上下门限电压UTL=（UCC-2UD）R2/（R1+R2），UTH=UTL+2UD（UD为二极管的导通电压）。当UIUTL时，D3截止，D4导通，比较器输出为UOPP；当UTL=UIUTH时，D3导通，D4截止，比较器输出为UOPP。故可得双限电压比较器的传输特性如图a所示：即当电路不接入电阻时，比较器输出为高；接入正确电阻时，输出为低；接入错误电阻时，输出为高。2. U3、R3、D7等组成单限电压比较器。因D7的导通压降很小，该单限比较器相当于一个过零比较器。当UI0时，比较器输出为-UOPP。故可得单限电压比较器的传输特性如图b、c所示：即当电路不接入电阻时，比较器输出为高；接入电阻时为低。3. Q1、D5、D6、R6、R7、C1等组成储能机构。当三极管Q1发射极e为高，基极b为高（即当电路不接入电阻）时，Q1不导通，故C1不能充电；当Q1的e极为低，b极为低（即正确接入电阻）时，Q1不导通，C1也不能充电；当Q1的e极为高，b极为低（即接入错误电阻）时，Q1导通，C1迅速充电，此时储能机构为高。4. Q2、R4、R5等组成反向器。 当Q2的基极b为高时，集电极c为低，发光二极管不亮； 当b极为低时，c极为高，发光二极管亮。三、调试当R10改变时，各点电势变化如下：（R10单位为，电势单位为V）R10ABCDEFGHIJMMO06.030.104.335.208.045.204.890.015.164.894.693.377.374700.0021.840.0150.484.010.470.733.710.470.724.713.417.391k0.036.624.365.232.565.234.910.015.194.904.703.417.37由设计出的电路图连接后的实际电路，经调试，电路实现的功能大致符合题目的要求。当正确接入470的电阻匙时，二极管发亮；当短路、不接入电阻或接入1K电阻（错误电阻）时，二极管均不亮，但是有余辉产生。因此，在三极管1N9014集电极与电源之间串入一个1K的电阻，为1N9014提供偏置电流；又在发光二极管的负极与地线之间串联一个470的电阻，从而保护发光二极管。由以上两步抑制1N9014的电压漂移和发光二极管的余辉。当错误接入电阻匙后，再接入正确的电阻匙时，发光二极管马上发亮，这不符合题目的要求。因此，在三极管1N9015的集电极与电阻R6之间串联一个二极管1N4007，又在二极管1N4148与R6之间串联一个二极管1N4007，从而限制电容放电时电流的流通方向，防止影响其他电路。但是，在此修改后，电路中的储能部件电容仍没有发生作用，又先后修改R7的阻值，由670K增加到1M再到10M，再到22M，可是依然没有明显的改善。又把电容C1的电容值由470F提高到2200F后，也没有明显的改善。经过请教老师，与老师讨论分析后，再经过先后多次对电路的各点电势的测量后，发现设计的电路图符合题目要求。再经过对电路接线的认真检查，发现电路板某些元件接触不良，导致电路的锁闭效果没有体现出来。经过多次调试，发现由错误电阻匙到接入正确电阻匙时，电路锁闭12秒，从而符合题目要求。四、 课程设计体会在这次低频课程设计中，让我学到了许多课本中没有的知识，增强了顾及全局的思维方式。成功制造一个的电子作品，不仅仅依靠元件自身的性能，还要考虑到各个元件之间能否能和谐地工作，因为这才能发挥整个电路的最佳性能。虽然在这次设计中仅给出主要的器件，让我们自主设计出符合题目要求的作品；虽然一开始只看到题目的提示，而感到异常的迷惘，但是只要经过认真地思考，脑中就会渐渐地浮现出所要设计的电路来。这次低频设计时间比较匆忙，各元件的参数与性能未能熟悉掌握，导致在设计和调试中走了不少弯路。在无数次失败中，查阅不同的资料，了解各元件的性能，参考各方面的意见，抽丝脱茧，就会