电子课程设计

1、主讲：李文娜目录课题课题1 1 电压超限指示和报警电路的设计电压超限指示和报警电路的设计课题课题2 编码电子锁的设计编码电子锁的设计课题课题3 密码报警电子锁的设计密码报警电子锁的设计 电压超限指示和报警电路的设计电压超限指示和报警电路的设计一、目的一、目的 通过电压超限指示和报警电路的设计与通过电压超限指示和报警电路的设计与实验，熟悉窗口比较器和实验，熟悉窗口比较器和555电路的应用。电路的应用。二、要求二、要求设计一个电压过限指示和报警电路。设计一个电压过限指示和报警电路。 1. 电压上限为电压上限为UH=5.5V，下限为，下限为UL=4.5V，当，当4.5VuI5.5V时，为正常范围。否

2、则时，为正常范围。否则uI5.5V或或uI4.5V都为不正常，此时发出报都为不正常，此时发出报警信号。警信号。 2. 电压电压uI在正常范围内。绿灯亮，不在正常范围内。绿灯亮，不发出报警声响。发出报警声响。 3. 电压电压uI低于下限时，黄灯亮，同时低于下限时，黄灯亮，同时连续发出报警声响。连续发出报警声响。 4. 电压电压uI高于上限时，红灯闪烁，同高于上限时，红灯闪烁，同时发出断续的报警声响。时发出断续的报警声响。三、设计方案提示三、设计方案提示 根据题目要求，若需要鉴别一个电压是根据题目要求，若需要鉴别一个电压是否属于正常或不正常范围，可以利用窗口比否属于正常或不正常范围，可以利用窗口比

3、较器。窗口比较器的传输特性较器。窗口比较器的传输特性如图如图5-1所示。所示。当当UHuIUL时，输出为低电平，而当时，输出为低电平，而当uIUH或或uIUL时输出为高电平，利用这一特性，时输出为高电平，利用这一特性，就可以鉴别电压是否处于正常范围。如果是就可以鉴别电压是否处于正常范围。如果是其他物理量（如温度）也可以通过传感器将其他物理量（如温度）也可以通过传感器将其转换为电压量来实现报警。其转换为电压量来实现报警。图图5-1 窗口比较器的传输特性窗口比较器的传输特性 图图5-2 电压超限指示和报警电路框图电压超限指示和报警电路框图 声音报警可利用声音报警可利用555定时器构成的多谐定时器构

4、成的多谐振荡器来实现，断续声音可以由一个频率较振荡器来实现，断续声音可以由一个频率较低的振荡器去控制一个频率较高的振荡器来低的振荡器去控制一个频率较高的振荡器来实现。实现。图图5-2为这种电路的框图。为这种电路的框图。图图5-3是一是一个电压超限指示和报警电路的参考电路。个电压超限指示和报警电路的参考电路。编码电子锁的设计编码电子锁的设计一、目的一、目的 通过触摸式编码电子锁的设计与实验，通过触摸式编码电子锁的设计与实验，熟悉触发器及门电路的应用。熟悉触发器及门电路的应用。二、要求二、要求 设计一个触摸式编码电子锁电路。设计一个触摸式编码电子锁电路。 编码电子锁不需要钥匙，只要记住一组编码电子

5、锁不需要钥匙，只要记住一组十进制数字（即所谓的码，一般为四位，如十进制数字（即所谓的码，一般为四位，如1479），顺着数字的先后从高位数到低位数，），顺着数字的先后从高位数到低位数，用手指逐个触及相应的触摸按钮，锁便用手指逐个触及相应的触摸按钮，锁便自动打开（发光二极管被点亮）。若操作顺自动打开（发光二极管被点亮）。若操作顺序不对，锁就不能打开。序不对，锁就不能打开。三、三、参考电路参考电路 四、简要说明四、简要说明 图图6-1是一个用集成电路组装的触摸式是一个用集成电路组装的触摸式编码电子锁的电路图。图中有十个触摸探头编码电子锁的电路图。图中有十个触摸探头，分别为，分别为0、1、2、39。其

6、中有四个。其中有四个D触触发器，由两片发器，由两片CMOS双双D触发器触发器CC4013组组成。四个成。四个D触发器的复位端触发器的复位端 全部连接在一全部连接在一起，经电阻起，经电阻R0接地，并通过电容接地，并通过电容C0接到接到VDD。由于电容两端的电压不能突变，因此在接。由于电容两端的电压不能突变，因此在接R通电源瞬间，通电源瞬间， 端为高电平，使四个端为高电平，使四个D触发触发器自动清零（器自动清零（Q=0）。）。R密码报警电子锁的设计密码报警电子锁的设计 一、目的一、目的 通过密码报警电子锁的设计与实验，熟悉通过密码报警电子锁的设计与实验，熟悉三极管及门电路的应用。三极管及门电路的应

7、用。二、要求二、要求设计一个密码报警电子锁电路。设计一个密码报警电子锁电路。 密码报警电子锁具有防盗报警能力，如果密码报警电子锁具有防盗报警能力，如果用手触及触摸探头的顺序与密码不符，锁不用手触及触摸探头的顺序与密码不符，锁不能打开，报警器就会发出报警声响。能打开，报警器就会发出报警声响。三、参考电路简要说明三、参考电路简要说明 图图7-1是一个密码报警电子锁的参考电路是一个密码报警电子锁的参考电路，图中电路的编码为，图中电路的编码为3568。电路中三极管。电路中三极管T1、T2、T3和和T4是串联在一起的，构成三极管是串联在一起的，构成三极管与门。只有当与门。只有当T1、T2、T3和和T4同

8、时导通时，同时导通时，三极管三极管T5才会导通。要想使这四个三极管同才会导通。要想使这四个三极管同时导通，应首先用手触及时导通，应首先用手触及3号触摸探头，使号触摸探头，使T1导通，同时电容导通，同时电容C1充电。当手离开充电。当手离开3号探头后号探头后，C1开始放电，在一定时间内开始放电，在一定时间内T1仍然导通。仍然导通。在此时间内用手触摸在此时间内用手触摸5号探头，号探头，T2导通，同时导通，同时C2开始充电。而后再用手触摸开始充电。而后再用手触摸6号和号和8号探头号探头，T3和和T4依次导通。由此可见，开锁的人应依次导通。由此可见，开锁的人应该在规定的时间内按顺序完成密码操作，该在规定

9、的时间内按顺序完成密码操作，T1、T2、T3和和T4才能同时导通。如果超过规定才能同时导通。如果超过规定的时间，电容放电达到一定的程度，三极管的时间，电容放电达到一定的程度，三极管就会截止，而四个三极管不能同时导通。这就会截止，而四个三极管不能同时导通。这样可防止不知编码的人，使用慢慢试的方法样可防止不知编码的人，使用慢慢试的方法将锁打开。将锁打开。 当三极管当三极管T5饱和导通时，继电器饱和导通时，继电器J动作，动作，它的接点它的接点j2与与a1接通，使继电器自锁。同时接通，使继电器自锁。同时接点接点j1与与b1接通，使门锁的电磁线圈接通，使门锁的电磁线圈L通电，通电，磁力吸动锁栓，密码锁被

10、打开。磁力吸动锁栓，密码锁被打开。 如果没有按照规定的编码进行操作，那么如果没有按照规定的编码进行操作，那么当人的手指触及任何一个非编码探头（即电当人的手指触及任何一个非编码探头（即电路图中的路图中的0、1、2、4、7和和9号探头），电源号探头），电源VCC就会通过就会通过R9使晶闸管使晶闸管3CT导通。当晶闸导通。当晶闸管导通时，图中管导通时，图中C点为高电位，由与非门点为高电位，由与非门1、反相器反相器2和电阻和电阻R10、R11、电容、电容C4构成的信号构成的信号发生器产生振荡，它输出的方波经三极管发生器产生振荡，它输出的方波经三极管T6放大后启动喇叭，发出声响。放大后启动喇叭，发出声响

11、。 锁被打开后，只要按一下复位按钮锁被打开后，只要按一下复位按钮N，电路就会恢复到初始状态。电路就会恢复到初始状态。 在参考电路中，因分立元件较多，因此，在参考电路中，因分立元件较多，因此，对三极管对三极管T1、T2、T3、T4的的值和晶闸管的触值和晶闸管的触发灵敏度要求较高。否则，当人的手指较干发灵敏度要求较高。否则，当人的手指较干燥时，手触及触摸探头可能不起作用。要解燥时，手触及触摸探头可能不起作用。要解决这个问题，可以使用决这个问题，可以使用CMOS集成电路代替集成电路代替这些分立元件。这些分立元件。6.5 555 555定时器及其应用定时器及其应用 6.5.1 555 555定时器的电

12、路结构与功能定时器的电路结构与功能 555 555定时器是一种多用途的数字定时器是一种多用途的数字模拟模拟混合的单片集成电路，利用它能极方便的构混合的单片集成电路，利用它能极方便的构成施密特触发器，单稳态触发器的多谐振荡成施密特触发器，单稳态触发器的多谐振荡器。因而它在波形的产生与变换、定时检测器。因而它在波形的产生与变换、定时检测自动报警等方面有广泛的应用。自动报警等方面有广泛的应用。一、电路框图一、电路框图 见书见书P P348348图图6.5.1555555定时器芯片定时器芯片 共共8 8脚。脚。 两个电压比较器两个电压比较器C C1 1、C C2 2； 一个基本一个基本RSRS触发器；

13、触发器；集集电极电极开路的放电三极管开路的放电三极管T TD D； 三个阻值为三个阻值为5K5K的电阻组成分压器。的电阻组成分压器。 二、功能分析二、功能分析 定时器的主要功能取决于比较器，比较定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输出控制器的输出控制RSRS触发器和放电三极管触发器和放电三极管T TD D的状的状态。态。 在在 悬空时，悬空时， 。若外接。若外接固定电压，则固定电压，则 。COVCCRCCRVVVV31,3221CORCORVVVV21,211DR 是置零输入端，是置零输入端， 不受其他不受其他输入端的影响，正常工作时输入端的影响，正常工作时 。 DR, 0, 0oDvR,

14、) 1( 1, )0(0,) 1 (212211DCDCRiRiSvRvVvVv时、当基本基本RSRS触发器置触发器置0 0，T TD D通，通， 。0ov，、时，、当) 1( 1) 1(1)2(212211DCDCRiRiSvRvVvVv触发器状态不变，因而触发器状态不变，因而TD和输出的状态也维和输出的状态也维持不变。持不变。),0(0),1( 1) 3(212211DCDCRiRiSvRvVvVv时，、当故触发器被置故触发器被置1 1，TD截止截止, ,同时同时v vo o=1 =1 。），（），（时、当0000,)4(212211DCDCRiRiSvRvVvVv1 QQ触发器处于触发器

15、处于 的状态，的状态，TD止，止，v vo o=1 =1 。 这样我们就得到了表这样我们就得到了表6.5.1所示的所示的CB555的功能表。的功能表。表表6.5.1 所示的为所示的为CB555功能表功能表DR输入输出 状态0低导通1低导通1不变不变1高截止1高截止1Iv2IvovDTCCV32CCV31CCV32CCV31CCV32CCV32CCV31CCV31 555定时器能在很宽的电源电压范围内定时器能在很宽的电源电压范围内工作，并可承受较大的负载电流。工作，并可承受较大的负载电流。 双极型双极型555定时器的电源电压范围为定时器的电源电压范围为516V，最大的负载电流达，最大的负载电流达

16、200mA，CMOS型型7555定时器的电源电压范围为定时器的电源电压范围为318V，但，但最大的负载电流在最大的负载电流在4mA以下以下 。6.5.4用用555定时器接成的多谐振荡器定时器接成的多谐振荡器(无稳态无稳态)电路电路 图图6.5.6是用是用555定时器形成的多谐振荡定时器形成的多谐振荡器的连线图。器的连线图。R1、R2和和C为外接的定时元件为外接的定时元件，触发信号为自给电压，即，触发信号为自给电压，即vI=vC。图图6.5.6 用用555555定时器接成的多谐振荡器定时器接成的多谐振荡器 假设接通电源前，电容电压假设接通电源前，电容电压vC=0。当接。当接通电源后通电源后,由于

17、电容电压不能跃变，使由于电容电压不能跃变，使vI=vC=0Vcc/3，则，则 ,触发器被置触发器被置成成1状态状态, vO为高电平，电路进入第一暂稳态为高电平，电路进入第一暂稳态。同时同时 =1,使使TD截止，电源通过截止，电源通过R1、R2对电对电容容C充电，充电，当电容电压上升至当电容电压上升至vI=vC=2Vcc/3时时，使使 ，触发器被置成，触发器被置成0状态，状态，vO为低电平为低电平,电路进入第二暂稳态电路进入第二暂稳态,同时同时 =0使使TD导通导通,电容电容C通过通过TD进行放电进行放电,当电容电压下当电容电压下降至降至vI=vC=Vcc/3时，使时，使 ，工作原理工作原理0, 1DDSRQ1, 0DDSR0, 1DDSRQ触发器置触发器置1，vO=H，电路重新返回第一暂稳，电路重新返回第一暂稳态。如此周而复始态。如此周而复始,形成自激振荡。图形成自激振荡。图6.5.7给出了各点的工作波形。给出了各点的工作波形。图图6.5.7 图图6.5.6电路的电压波形图电路的电压波形图 由图由图6.5.7的波形