【正文】 MOS 或者模擬電路電平兼容 [4]。 圖 3 555 定時(shí)器 內(nèi)部結(jié)構(gòu) R 5KR 5KR 5KC1C2G1G2G3RdV i 1( T H )V i 2( T R )V C CTV c oR1VoV o 39。D i sSR.. 5 圖 3 為 555 時(shí)基電路的電路結(jié)構(gòu)，由圖可知 555 電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本 RS 觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器 5 個(gè)部分組成。它的各個(gè)引腳功能如下： 1 腳： GND 外接電源負(fù)端 VSS 或接地，一般情況下接地。 8 腳 ： VCC 外接電源 VCC，雙極型時(shí)基電路 VCC的范圍是 ～ 16V， CMOS型時(shí)基電路 VCC的范圍為 3～ 18V。3 腳： OUT（或 Vo）輸出端。 2 腳： TR 低觸發(fā)端。 6 腳： TH 高觸發(fā)端。 4 腳： R是直接清零端。當(dāng) R 端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論 TR、 TH 處于 何電平，時(shí)基電路輸出為 “ 0” ，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。 5 腳： CO(或 VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只 電容接地，以防引入干擾。 7 腳： D 放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。 在本設(shè)計(jì)中， 555 定時(shí)器工作在定時(shí)狀態(tài)下， 也就是作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 圖 4 所示為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路和波形圖。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字電路中常用于規(guī)整信號(hào)的脈沖寬度（ TW） ：將脈寬不一致的信號(hào)輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后，可輸出脈寬一致的脈沖信 號(hào)。另外，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也常用于 定時(shí)器 電路中，調(diào)整 RC 的值可以得到不同的定時(shí)值。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器采用電阻、電容組成 RC 定時(shí)電路，用于調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的脈沖寬度 TW。在圖 4（ a）的電路中， Vi接 555 定時(shí)器的 TR 端，其工作原理如下： ① 穩(wěn)態(tài) （觸發(fā)前）： Vi 為高電平時(shí)， VTR=1，輸出 VO 為低電平，放電管 T 導(dǎo)通，定時(shí)電容器 C 上的電壓（ 7 腳電壓） VC = VTH = 0 ， 555 定時(shí)器工作在 “ 保持 ” 態(tài)。 ② 觸發(fā) ：在 Vi端輸入低電平信號(hào)， 555 定時(shí)器的 TR 端為低電平，電路被 “低觸發(fā) ”，圖 4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路與波形圖 TH6TR2D I S7VCC8R4Q3GND1VC5555V C CVcVcViVoViVoTwV1V2ttt(b ) 波形圖(a ) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路..R3KRW100KC1103C2103 6 Q 端輸出高電平信號(hào)，同時(shí)，放電管 T 截止，定時(shí)電容器 C 經(jīng)（ R+RW）充電， VC 逐漸升高。電路進(jìn)入 暫穩(wěn)態(tài) 。在暫穩(wěn)態(tài)中，如果 Vi恢復(fù)為高電平（ VTR=1），但 VC 充電尚未達(dá)到 VCC的三分之二時(shí) （ VTH=0）， 555 定時(shí)器工作在保持狀態(tài)， VO為高電平， T 截止，電容器繼續(xù)充電。 ③ 恢復(fù) 穩(wěn)態(tài)：經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，電容器充電至 VC略大于 VCC的三分之二 ，因 VTH大于 VCC的三分之二使 555 定時(shí)器 “ 高觸發(fā) ”， VO 跳轉(zhuǎn)為低電平，放電管 T 導(dǎo)通，電容器經(jīng) T 放電， VC迅速降為 0V，這時(shí)， VTR=1， VTH=0， 555 定時(shí)器恢復(fù) “ 保持 ” 態(tài)。 ④ 高電平脈沖的 脈寬 TW：當(dāng) VO輸出高電平時(shí)，放電管 T 截止，電容器開始充電，在電容器上的電壓 小于 VCC 的三分之二這 段時(shí)間， VO 一直是高電平。因此，脈沖寬度即是由電容器 C 開始充電至 VC等于 VCC的 三分之二的 這段暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。 脈沖寬度計(jì)算公式： Tw≈(R+RW)C。 其中的 Tw就作為定時(shí)的時(shí) 間 [8]。 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 4017 圖 5 4017 引腳圖 通過(guò)對(duì) 14 端的脈沖輸入計(jì)數(shù)，順序使十個(gè)輸出端的一個(gè)一次由邏輯 0 狀態(tài)變?yōu)檫壿?1 狀態(tài)，且當(dāng)其中之一為邏輯 1 狀態(tài)時(shí)，其他幾個(gè)輸出則保持為邏輯 0 狀態(tài)。 VDD 的范圍是 +3V 到 +15V 之間， 15 端 CR 為重置端。 在這里，用到的就是這個(gè)功能。當(dāng)開關(guān)按鍵按下相應(yīng)的次數(shù)（也就是密碼）時(shí)，對(duì)應(yīng)的就是輸入的脈沖，而輸出的 0~9 端口對(duì)應(yīng)的則是密碼，只有密碼正確時(shí)，對(duì)應(yīng)的端口才會(huì)有高電平信號(hào)輸出到下一級(jí)，驅(qū)動(dòng) 次級(jí)密碼的輸入打開。 7 設(shè)計(jì)工具介紹 Protel 99SE 是 ProklTechnology 公司開發(fā)的基于 Windows 環(huán)境下的電路板設(shè)計(jì)軟件。該軟件功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，易學(xué)易用，仍然是大中院校電學(xué)專業(yè)必學(xué)課程，同時(shí)也是業(yè)界人士首選的電路板設(shè)計(jì)工具。 Protel 99SE 由兩大部分組成：電路原理圖設(shè)計(jì)（ Advanced Schematic）和多層印刷電路板設(shè) 計(jì)（ Advanced PCB）。其中 Advanced Schematic 由兩部分組成：電路圖編輯器（ Schematic）和元件庫(kù)編輯器 （ Schematic Library）。 Protel 99SE 采用數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式。 Protel 99SE 軟件沿襲了 Protel 以前版本方便易學(xué)的特點(diǎn)，內(nèi)部界面與 Protel 99 大體相同，新增加了一些功能模塊，功能更加強(qiáng)大。新增的層堆棧管理功能，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)地電層， 16 個(gè)機(jī)械層。 4 密碼鎖 系統(tǒng) 具體設(shè)計(jì) 密碼鎖的總體設(shè)計(jì)包括了兩方面的內(nèi)容，分別是密碼鎖 控制 電路和密碼鎖穩(wěn)壓電源電路。 密碼鎖 控制 電路部分又分別包括了密碼輸入 校驗(yàn) 和設(shè)定電路、開 鎖電路、報(bào)警電路 、 報(bào)警次數(shù)統(tǒng)計(jì)和鎖定電路 四個(gè)部分。 密碼鎖穩(wěn)壓電源電路包括了變壓穩(wěn)流電路、后備電源充電電路、 停電檢測(cè)和電源切換電路三個(gè)部分。 密碼輸入 校驗(yàn) 和設(shè)定 電路設(shè)計(jì) 在這一部分，采用的是由微動(dòng)開關(guān)制作的密碼輸入按鍵，是這個(gè)設(shè)計(jì)較為新穎的地方。傳統(tǒng)的密碼鎖是常規(guī)鍵盤，在輸入密碼的同時(shí)會(huì)有可能被其他人記下密碼，而這里，由于是用脈沖個(gè)數(shù)代表了密碼，所以 很好的解決了這一問(wèn)題。 在進(jìn)行密碼輸入之前，要通過(guò)合上雙刀雙擲開關(guān)“開始”，密碼鎖進(jìn)入輸入密碼的待命狀態(tài)。合上開關(guān)的同時(shí)，報(bào)警電路也開始工作。 密碼的輸入和校驗(yàn)電路由三個(gè) IC 解碼器組合而成，具體的設(shè)計(jì)方案 如圖 7 密碼輸入和設(shè)定電路原理圖所示。該電路部分采用了三個(gè)按鍵開關(guān)，每一個(gè)按鍵開關(guān)控制一位密碼， 按鍵 如圖 7 所示的 SW SW SW3。 SW1 控制三位密碼的第一位，SW2 控制三位密碼的第二位， SW3 控制三位密碼的第三位。每次按下按鍵開關(guān)的次數(shù)必須對(duì)應(yīng)該密碼設(shè)定部分的號(hào)碼相同，而且順序也要吻合，才能使控制輸出口產(chǎn)生一個(gè)高的控制信號(hào)，控制執(zhí)行電路，來(lái)打開電磁鎖。 8 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 21 M a y 2 00 9 S h e e t of F il e : E : \科技創(chuàng)新 電子密碼鎖 \電路圖部分 \ M y D e s i g n20 09 .D dbD r a w n B y:R 1 11 0 0 kC 1 30 . 0 1 uS1S W 1 2 W A YS2S W 1 2 W A YS3S W 1 2 W A YS W 1R13 9 0 kR21 0 0 kR33 9 0 kR41 0 0 kC122uC21 0 0 uC4 22uC51 0 0 uS W 2C722uC81 0 0 uS W 3R53 9 0 kR61 0 0 kR73 . 3 kT1B C 1 0 9 cD12 C W 5 7R81 0 0 kC31 0 0 u 復(fù)位 C61 0 0 u控制信號(hào)C91 0 0 uV C C1314R15324710156911VSS8VDD16C R T 10CTC T = 1012I C 14 0 1 71314R15324710156911VSS8VDD16C R T 10CTC T = 1012I C 24 0 1 71314R15324710156911VSS8VDD16C R T 10CTC T = 1012I C 34 0 1 7開始S W D P S TC 1 90 . 0 1 u報(bào)警電路計(jì)時(shí)開始信號(hào)R 3 218kR 3 118k 圖 7 密碼輸入和設(shè)定電路原理圖 工作原理： 當(dāng)按下開始按鍵時(shí)，電路處于密碼輸入等待時(shí)間，三個(gè) 4017 和計(jì)時(shí)電路進(jìn)入工作狀態(tài)。 SW1 為第一位密碼的按鍵開 關(guān)，當(dāng)它被按下時(shí)，每按一次，就有一個(gè)時(shí)序脈沖被送至 IC1（ 4017）中，其中電容 C C2 和電阻 R1 用來(lái)防止當(dāng)按鍵開關(guān) SW1 按下和彈起的瞬間產(chǎn)生尖刺波引起錯(cuò)誤觸發(fā)。 IC1（ 4017）為第一個(gè)解碼器，是組成三位電子密碼鎖的解鎖的第一位。密碼的設(shè)定則是由多路選擇開關(guān)S1 進(jìn)行選擇設(shè)定。 當(dāng)電源加入的瞬間，有電容 C C6 和電阻 R3 R32 所產(chǎn)生的正脈沖將各 IC（ 4017） 芯片重置于 0，即此時(shí)輸出端的 0 口的輸出為高，其他端口的輸出為低，當(dāng)連續(xù)點(diǎn)動(dòng) SW1 時(shí)，分別有代表 4…… 的脈沖輸入到 IC1（ 4017） 中，對(duì) 9 應(yīng)的不同的端口就有高電平輸出。當(dāng)輸出的高電平正確時(shí)， IC1（ 4017） 所產(chǎn)生的高電平觸發(fā)了密碼鎖解碼的第二級(jí)， IC2（ 4017） 的的 14 端輸入有效，進(jìn)入第二級(jí)的密碼校驗(yàn)過(guò)程 。第二級(jí)和第三級(jí)的密碼校驗(yàn)過(guò)程和第一級(jí)的密碼校驗(yàn)過(guò)程是一樣的 ，只有當(dāng)正確的對(duì)應(yīng)的密碼按下次數(shù)被輸入 IC2（ 4017） 和 IC3（ 4017） 時(shí)，才能 NPN 三極管 T1（ BC109C） 導(dǎo)通， 使控制信號(hào)有一個(gè) 低電平 信號(hào)輸出，并保持 低電平狀態(tài)。輸出的 低 電平輸出至 IC4（ 74LS08）。密碼輸入和校驗(yàn)電路的工作就此結(jié)束。 開鎖電路 設(shè)計(jì) 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 1 J u n 2 00 9 S h e e t of F il e : E : \科技創(chuàng)新 電子密碼鎖 \電路圖部分 \ M y D e s i g n20 09 .D dbD r a w n B y:T R I G2Q3R4C V o l t5T H R6D I S7VCC8GND1I C 5555R 1 033KR9 1MT79 0 1 8T89 0 1 8C 1 020u D4綠色C 1 130u消除警報(bào)信號(hào)C 1 25 0 0 U12