门铃报警器电路设计

1、毕业论文专业电气自动化班级10级 2班学 生 *学号 *指导教师*职称单位*学院设计提交日期年 月日设计答辩日期年 月日系（部）机电工程系答辩委员会主席门铃报警器电路设计摘要目前，民户住宅多数门口都设有门铃，有人按门铃时，主人往往要观察 是熟客还是陌生人后才决定是否应该开门，不是很方便。而本电路设计实现了一种密码门铃兼报警器，只有熟悉密码的人在限定时 间内才能使门铃工作，乱按门铃按键则会报警；无人在家，强行撬门入室，同 样会报警。因此它对熟人是门铃，对陌生人则是报警器。本电路还设有自动停报和强制停报功能，给使用者提供更大的方便。关键词：密码门铃、报警、双重功能、电路设计、串行输入、系统复位电路

2、1设计方案1设计内容及要求1设计指标1原理框图12系统具体设计及参数计算2设计思路2各模块详细设计2数据比较和原始密码输入模块2串行输入模块4时钟模块5计时模块6门铃模块7报警模块8声响模块9按键去抖模块9系统复位电路10总电路图10元器件清单113电路仿真12密码输入模块仿真12门铃模块仿真12报警模块仿真13计时电路仿真13总仿真电路图144总结15致谢16参考文献171设计方案利用数字电路的理论和知识进行设计，设计一个电子锁，密码为8位二进制代码，当开锁 输入码与密码一致时，锁被打开，当开锁输入码与密码不一致时，则报警。设计内容及要求设计指标设计一个电子锁，其密码为8位二进制代码，开锁指

3、令为串行输入码。开锁输入码与密码一致时，锁被打开。当开锁输入码与密码不一致时，则报警。报警时间持续15秒，停3秒后再出 现。报警器可以兼作门铃使用，门铃时间为10秒。设置一个系统复位开关，所有的时间数据用数码管显示出来。原理框图原始密码比二较模块二声响模块扬声器a计时模块扫描电路数码管图1原理框图2系统具体设计及参数计算设计思路1、数据比较模块。数据比较模块是电子锁的核心部分。由于是八位数据比较，所以采用两 片7485 （四位数字比较器）级联方式。用高4位的芯片的输出端（YA=YB,YMYB.YAYB）控制门 铃和报警电路。2、原始密码输入模块。由八个波段开关构成，表示每一位的数据，分别接到高

4、位7485和低 位7485上。另一端接5V电源，当按键接通时表示“1”，当案件未接通时，表示“0”。3、串行密码输入模块。采用两片74194 （四位双向通用移位寄存器）级联成八位数据输入 模块，分别接到数据比较模块的高四位和低四位。具体输入电路见下文分析。4、时钟模块。计时模块用来产生标准的秒脉冲给电路提供时序。可采用555定时器构成多 谐振荡器，也可以使用8051单片机定时器产生标准方波。在电路仿真时采用软件自带的电压信 号产生器。5、计时模块。采用两片74290 （二五分频十进制计数器）级联方式构成十进制、可显示0-99 计时模块。芯片输出BCD码，由7448 （BCD-7段译码器内部上拉

5、输出驱动）驱动两个数码管（共 阴极）。6、显示模块。时间显示采用两个7段共阴极数码管。7、门铃模块。采用单稳态触发器。可以用555定时器构成，也可以用集成芯片构成。我采 用集成芯片74123 （单稳态多谐振荡器）。8、报警模块。采用多谐振荡器，周期18秒，占空比63%。由555定时器构成。9、声响模块。采用直流驱动蜂鸣器。由门铃模块和报警模块驱动。10、复位开关。若各模块的芯片有清零端使能端，则接到一起，设计一个复位开关控制。 若没有，则将其接地端串联到一个复位开关。11、按键去抖。采用美信公司的MAX6818开关去抖器。各模块详细设计数据比较和原始密码输入模块1、器件选择采用两片7485 (

6、四位数字比较器)级联方式。用高4位的芯片的输出(YA=YB,YAYB) 控制门铃和报警电路。其引脚图和功能表如图2和表1所示。Dual-ln-Line PackageOATA INPUTSVcc A3 B2 A2 A1 61 M BOIl6 15 H 1312 II 10912345678AB y I AK A：B ZCASCADE 头PUTSOUTPUTSGNDB3OATAINPUTA3B2A2AlB1AOB3BOABABA=6 A BA BA B3XXXXHLLA3 B2XXXHLLA3 = B3A2 B1XXHLLA3 = B3A2 = B2Al BOXHLLA3 = B3A2 = B2

7、A1 = B1AO XX清零00X保持01*右移10*左移11t并行输入图5串行输入模块电路图如图5所示，两片7449构成八位串行输入并行输出模块，左侧为低位，右侧为高位。采用 功能表第三行（右移）模式。输入密码时，按下START按键，使模块由清零进入工作状态。单 刀双掷开关决定模块输入“1”或0”。按下PUT IN轻触开关时，两芯片荻得同步脉冲，此时 所有数据向高位移动一位。低位的输出端QD连接高位的输入端SR,完成由低位向高位的数据传 送。两芯片的输出端分别接到数据比较模块的低位和高位。【注】由于实际应用中开关存在抖动现象，这里仅做原理阐述，并没有加入去抖电路，加入 去抖电路后的电路见总电

8、路图。时钟模块1、电路设计图6时钟模块电路图如图6所示，由555定时器构成多谐振荡器，OUT为输出端，为计时模块产生秒脉冲。该电 路产生周期为1Hz,占空比为53%的波形。计算公式为：高电平持续时间 Tl=（Rl+R2）Clo低电平持续时间 T2=o计时模块1、器件选择采用两片74290 （二五分频十进制计数器）级联方式构成十进制、可显示0-99计时模块。 芯片输出BCD码，由7448 （BCD-7段译码器内部上拉输出驱动）驱动两个数码管（共阴极）。74290引脚图如图7所示，7448引脚图如图8所示，74290功能表如表3所示。OuaMnLlno Pact ago图7 74290引脚图Dua

9、l-ln-Line Package图8 7448引脚图2、电路设计表3 74290功能表Reset/Count Truth TableReset InputsOutputsRO(1)R0(2)R9(1)R9(2)QdQc QbQaHHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXLCOUNTLXLXCOUNTLXXLCOUNTXLLXCOUNT图9计时模块电路图如图9所示，该电路为十进制、0、99显示电路。左侧为十位，右侧为个位。74290 A端为脉 冲输入，低位的QD接到高位的A,完成十进制进位。输出BCD码进入7448数码管译码器。7448 为内部上拉高效译码输出，用来驱动共阴极数码管

10、。使用时需要串联保护电阻，经Multisim软 件仿真，阻值大约280Q。数码管K端接地。门铃模块当输入密码一致时，系统开锁，并触发门铃模块。门铃模块采用由555电路构成的单稳态触 发器。稳态时间计算公式：T=RC电路设计图10门铃模块电路图如图所示，由555定时器构成单稳态触发器。OUT为输出端，驱动门铃（蜂鸣器）。暂稳态持续时间约为10秒。随后电路回到稳定状态。由于555定时器的性质，触发端TRIG是下降沿触发，而不是低电平触发。若TRIG端低电平 持续时间大于暂稳态时间，则系统进入到不稳定状态。所以在触发端TRIG之前加入RC电路和庾 相器。整个系统由高电平驱动，当舷发电平由低变高时，T

11、RIG端收到一个下降沿，随后电容充 电完毕，TRIG回到高电平，整个过程持续时间小于暂稳态持续时间。报警模块图11报警模块电如图11所示，报警电路由555定时器构成多谐振荡器RST当作使能端。高电平鮭发。OUT为输出端，产生15秒高、3秒低的波形，触发蜂呜器。经计算，该电路构成频率，占空比83% 的波形输出。计算公式见上文时钟模块设计。声响模块根据题目要求，门铃和报警模块公用一个蜂鸣器。因担心驱动能力不够，所以采用三极管放 大电路。门铃和报警模块输出端通过反相器接到8550PNP三极管基极。当基极接收到低电平时, 三极管导通驱动蜂鸣器。电路图如图12所示AAI I图12声响模块电路图按镀去抖模

12、块采用美信公司的MAX6818按键消消抖器。其引脚图如图13所示，具体连接方式见总电路图。MAX6818vcc0UT1OUTOUTOUTOUTOUT0UT70ur_CH系统复位电路采用开关复位设计。即系统电源开关就是系统复位开关。总电路图f丄r l图14总电路图元器件清单元器件标号封装型号数量电阻器R0-R19Res220电容器C1-C7Cap7二极管Dl. D2DO-41Diode 1N40012数码管DS1. DS2LEDDIP-1ODpy Red-CC2蜂鸣器LSIPIN2Bell1消抖器PlSSOPMAX68181三极管QlTO-92A85501波段开关SIDIPSW 8WAY.SMD

13、SW DIP-81按键开关S2, S3SPST-2SW-SPST2单刀双掷开关SITL36WW15050SW-SPDT1轻触开关S5SPST-2SW-PB1BCD译码器Ul. U2DIP16SN74LS48N2十进制计数器U3. U4DIP14SN74LS290N2时基电路U5, U7, U13DIPIOLM555CN3反相器U6DIP2074AC11204N1数据比较器U& U9DIP20SN74LS85N2或门电路U10DIP20SN74LS32D1串入并出寄存器Ull. U12DIP16SN74LS194AD2表4元器件清单3电路仿真Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以

14、Windows为基础的仿真工具，适用于板 级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方 式，具有丰富的仿真分析能力。本次设计采用Multisim 10进行仿真。密码输入模块仿真图15串行密码输入和数据比较模块仿真电路图如图15所示为串行密码输入模块和数据比较模块仿真电路图。当输入密码与预先编码一致 时，中间LED亮起，若不一致，左侧或右侧LED亮起。经观察，仿真结果和电路设计一致。门铃模块仿真图17单稳态触发器输出波形图16门铃模块仿真电路图总仿真电路图图22总仿真电路图4总结通过本次数字电子课程设计，使我更加熟悉和掌握了电子电路设计的知识和技巧，对数字

15、电 子技术有了更深层次的理解。同时，更加全面的解了 74系列芯片的功能和型号，对今后的工作 和学习由很大帮助。在电路仿真过程中，也遇到了很多问题。比如，Multisim软件仿真时，需要进行仿真时间 步长设置。如果设置步长过小，现实中过去一分钟，软件中可能只运行几秒。通过请教指导老师 和自己摸索，进行了正确而的设置，解决了问题。再如，555定时器构成单稳态尅发器时，触发 端下降沿有效，但是低电平时间不能大于暂稳态时间。当我正在为这个问題纠结时，忽然想起了 单片机上电复位的电路，于是我尝试将单片机上电复位电路应用到单稳态触发器的触发电路，问 題迎刃而解。在设计过程中，由于有些细小的问題没有注意到，

16、导致了电路仿真不好使。这些的知识老师 课上都讲过，只是当时没有注意到。以后上课要多注意听讲，看书要仔细，细节决定成败。由于芯片生产厂家大多数是外国企业，很多技术资料都是全英文的，经过樹译的资料也不保 证准确性。所以我们自动化专业的学生更应该掌握好英文能力，对待英语学习应该重视起来。本次数字电子课程设计，*林老师不遗余力的进行了指导和答疑，并提岀了很多宝贵的意见 和建议。在此深表感谢！对我们而言，知识上的收获很重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份 拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！希望以后还能够有像这次一样自己 动手的机会。致谢在毕业设计期间，无论是确定设计

17、选題、收集资料，图纸设计、撰写论文，我都得到了*老 师的全力帮助和耐心指导。水老师学识渊博、平易近人，是我们学习和生活的榜样，在此我特向 赵老师表示最崇高的敬意和由衷的感谢。短暂的大学生活转眼就要结束了，这是我人生中最重 要的学习时间。在大学的校园里，我不仅学到了丰富的专业知识，也学到了终身受用的学习知识 和积极的生活态度，通过对课程的学习和与相关专业老师的沟通，使我深感机会难得，获益非浅。 各位老师的悉心授课使我对电气专业有了更多、更丰富的认识，为今后的学习和工作打下了坚实 的基础。在此期间赵老师为我作了大量的辅导和答疑工作，帮我解决了设计过程中的一个个难 题，使设计工作顺利完成，在此，谨向他们致意深深的谢意！另外在设计过程中还得到了设计 小组成员的大力帮助，在此表示感谢，我将在以后的工作中不断努力学习。再次感谢诸位老师 悉心的指导和同学们的热心帮助。此次设计作为我的毕业设计，设计及论述过程中难免有错误和 不妥之处，敬请各位老师和同学批评指正。最后再次感谢母校和各位老师对我的培养和帮助。这次毕业设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在*老师