简易密码控制装置实验报告.doc

二、简易密码控制装置1.功能简述设计并制作一个具有读秒显示功能的密码控制器， 输入正确的密码后开始读秒， 到达规定的秒数后，关闭待控制单元；密码控制器设置有4个按键，按照一定的组合顺序可以打开待控制单元，默认密码： 122234， 电路示意图如图 1 所示。图电路示意图2.电路设计要求 路板上电复位正常 入正确密码后， CD4060 产生 1Hz 方波信号，数码管显示数字“ 0”到 “ 7”；第 8 秒时， 密码输入部分电路、计数部分电路复位，数码管持续显示数字“ 0”，CD4060 停止输出脉冲信号，直到下一次输入正确密码； 输入正确密码后，继电器吸合，8 秒后，自动断开； 输入正确密码后， NE555 输出 2HZ 方波信号驱动发光二极管闪烁， 8 秒后发光二极管熄灭。3.各芯片工作原理 CD4017：芯片引脚图如图2。十进制计数分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是3、2、4、7、10、1、5、6、9、11脚依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。CD4017有10个输出端和1个进位输出端。每输入10个计数脉冲，12脚就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。15脚MR为高电平清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出端3脚为高电平，其余输出端均为低电平。14脚为时钟输入端，13脚为低电平使能端，当13脚低电平，14脚输入连续脉冲信号时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。 CD4060：芯片引脚图如图3。CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，12脚为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。 图2CD4017引脚图 图3CD4060引脚图 74LS192：芯片引脚图如图4，真值表如图6。74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。为置数端，5脚CPU为加计数端，4脚CPD为减计数端，12脚TCU为非同步进位输出端，13脚TCD为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，14脚为高电平清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。 CD4511：芯片引脚图如图5，真值表如图7。CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。各引脚的名称：其中输入端7、1、2、6脚分别表示A、B、C、D；3、4、5脚分别表示LT(测试输入端)、BI（消隐输入控制端）、LE（锁定控制端）；输出端13、12、11、10、9、15、14脚分别表示a、b、c、d、e、f、g。 图474LS192引脚图 图5CD4511引脚图图6 74LS192真值表图7 CD4511真值表4.电路原理图仿真设计（1）密码按键及数码管显示密码按键及数码管显示电路图，如图8所示。图8 密码按键及数码管显示电路图电路上电，CD4017的3脚与14脚为高电平。当按键S1下时，三极管T1基级因高电平而饱和导通，进而14脚变成低电平；按键松开，14脚恢复高电平。这相当于给14脚一个脉冲，使输出端的高电平跳到2脚。以此类推，按照122234密码输入后，输出端5脚为高电平。此时5脚高电平，三极管T2饱和导通，使CD4060的12脚为低电平，振荡器开始起振，调整滑动变阻器RP1，使其频率为1Hz的时间脉冲输出。74LS192预置数为0，当接收到1Hz的时间脉冲时，开始从0计数，随即将计到的数传给CD4511，最终驱动共阴七段数码管显示相应数字。复位：当计到第8秒时，74LS192的7脚为高电平给74LS192的14脚和CD4017的15脚，使74LS192与CD4017复位。（2）发光二极管闪烁秒后，发光二极管闪烁电路图，如图9所示。图9 发光二极管闪烁电路图当密码输入结束后，CD4017的5脚为高电平，三极管T3饱和导通，电磁继电器线圈供电，其弹片打到常开端，NE555振荡电路得电起振，输出2Hz的方波信号，驱动发光二极管闪烁。NE555振荡电路的振荡周期T=T1+T2。T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。充电时间： T1=(RP2+RP3)Cln20.67(RP2+RP3)C发电时间： T2=RP3Cln20.67RP3C矩形波的振荡周期: T=T1+T2=ln2(RP2+2RP3)C0.67(RP2+2RP3)C因此改变RP2、RP3和电容C4的值，便可改变矩形波的周期和频率。对于矩形波，除了用幅度，周期来衡量外，还有一个参数：占空比q，q=(脉宽tw)/(周期T)tw指输出一个周期内高电平所占的时间。图11所示电路输出矩形波的占空比q=T1T=T1T1+T2=RP2+RP3RP2+2RP3。5.实物制作（1）波形图输入正确密码后，CD4060产生