【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,因此,在設(shè)計(jì)印制電路板的時(shí)候,應(yīng)注意采用正確的方法。在設(shè)計(jì)好了個(gè)單元的電路之后，利用編碼電路，數(shù)據(jù)選擇器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，訊響電路進(jìn)行了電路圖的總的設(shè)計(jì)。 數(shù)字密碼鎖電路原理圖數(shù)字密碼鎖的電路原理圖如下：第二章 數(shù)字密碼鎖的總體設(shè)計(jì)方案9S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9VD1VD2VD3VD4VD5VD6VD7VD8VD9VD10VD1VD12R9R10R1VD25VD2 VD23 VD24C4R1R2R3R4R5R6R7R8R28VT8VT7R?RES2R35R34R32R3R31C7VT8VD29R?ES2C6R?ES2VT5R27R28C5C4R12R13VT1R14R15R16R17R18VT2VD13VD14VD15VD16 VD17VD18VD19VD20VD21VD30VD31C8C2R19D01D12D23D34D45D56D67D79INH10A11B12C13SEL14DIS15Q51Q12Q03Q24Q65Q76Q37GND8Q89Q410Q911CO12CK INH13CLK14RST15VD 16U?4017R20VT3R21D5 Q 1CLK3Q 2R4S6IC3AD5 Q 1CLK3Q 2R4S6 IC3AC3R23R24C9VT4VD26 VD27 VD28R2K1R25T20V132KHA圖 21 數(shù)字密碼鎖的電路原理圖淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文10 數(shù)字密碼鎖的工作原理： N 位密碼,按動(dòng)按鍵，以此來產(chǎn)生開鎖的密碼 N 位密碼,若與預(yù)設(shè)密碼相同,輸出高電平, 打開鎖,否則,復(fù)初始化 protel 畫出電路圖 ,并準(zhǔn)備硬件設(shè)備,準(zhǔn)備進(jìn)行焊接,對(duì)一些問題進(jìn)行排查和處理：該電路的密碼由 S1~S9 組成的 9 位數(shù)構(gòu)成，如密碼為 112225555，當(dāng)按下S1 即密碼為 1 時(shí)，電源電壓經(jīng) S1 加到編碼電路，其編碼輸出為 001 送到 IC2的選擇端，即 CBA 為 001，IC2 的 14 腳輸出電平與 D1 一致，由于 IC1 的初始狀態(tài)為 Q0=1，Q1~Q9 均為 0，所以 IC2 的 14 腳輸出高電平，使 VT3 飽和導(dǎo)通，IC3 的 9 腳為低電平。同時(shí)高電平亦經(jīng) S1，VD1， VD24 加到 IC3A 的時(shí)鐘端 3腳，經(jīng)延遲后 IC3A2 腳 Q 非由 0 變 1，作為時(shí)鐘信號(hào)加到 IC3B 的 11 腳和 IC1的 14 腳，并使 IC1 計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn) 1，即 Q1=1，Q0，Q2~Q9 均為 0。這時(shí)再按下S1，S2，S2， S2，S5 ，S5，S5，S5，IC1 的Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，Q7，Q8，Q9 依次出現(xiàn)高電平，當(dāng) Q9 為高電平時(shí)，VT4 導(dǎo)通，繼電器 K 吸合，將鎖打開。若其中某一位按錯(cuò)，如輸入密碼時(shí)誤將S6 按下，則編碼輸出為 110，IC2 的 14 腳輸出與 D6 電平一致，由于 D6 經(jīng)電阻 R2 接地，故為低電平，所以 IC2 的 14 腳輸出低電平，加到 VT3 的基極，使 VT3 截止， IC3B 的 9 腳為高電平，輸出 13 腳 Q 也為高電平，加到 IC1 的15 腳復(fù)位端，使 IC1 復(fù)位，即 Q0=1，Q1~Q9 均為 0，必須重新輸入正確的密碼方能把鎖打開。 數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)要在思路清晰時(shí)才可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)單元電路要進(jìn)行透徹的分析和理解，不可以在沒有整體的情況下走一步算一步，這樣對(duì)電路的整體設(shè)計(jì)都是不利的，對(duì)以后的問題排查增加了困難，對(duì)一些不明白的問題要搞清楚，當(dāng)然，在設(shè)計(jì)過程中要善于利用整體效果，不明白要請(qǐng)教。第三章 數(shù)字密碼鎖各單元電路分析11第三章 數(shù)字密碼鎖各單元電路分析 數(shù)字密碼鎖的各單元電路功能介紹1．編碼電路：圖31 編碼電路 所謂編碼是用若干位二進(jìn)制代碼來表示某種信息（如0——9十個(gè)數(shù)字，A——Z26個(gè)英文字母）的過程。能夠?qū)崿F(xiàn)編碼功能的電路成為編碼器, 編碼器是組合邏輯電路中的一種類型，雖然可以由邏輯門構(gòu)成，但已有中規(guī)模集成電路芯片，編碼器的輸入信號(hào)是若干個(gè)代表不同信息的變量，它的輸出則是一組代碼，用代碼的不同組合來表示不同的輸入變量。本編碼電路是由按鍵開關(guān)S0~S9與二極管VD1~VD12構(gòu)成，且具有復(fù)位功能. 每來1個(gè)輸入時(shí)鐘，編碼電路的相應(yīng)狀態(tài)向前前進(jìn)一步。在操作過程中，按照規(guī)定的代碼順序，按動(dòng)編碼按鍵，編碼電路的輸出就跟隨這個(gè)代碼的信息。正確輸入編碼按鍵的數(shù)字，控制電路通過整形電路供給編碼電路時(shí)鐘，一直按規(guī)定編碼順序操作完，則驅(qū)動(dòng)開鎖電路把鎖打開。否則，密碼不正確時(shí)，按鍵將被復(fù)位,編碼電路將產(chǎn)生BCD碼送到數(shù)據(jù)選擇器(CD4512)的CBA端用以驅(qū)動(dòng)，淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文12：圖 32 數(shù)據(jù)選擇電路數(shù)據(jù)選擇是指經(jīng)過選擇，把多個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳送到唯一的公共數(shù)據(jù)通道上去。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)選擇器。它的作用相當(dāng)于多個(gè)輸入的單刀多擲開關(guān)， 本電路之所以用 CD4512 是因?yàn)樗淖饔脼?8 選 1 數(shù)據(jù)選擇器,其選擇端CBA 輸入的是編碼電路產(chǎn)生的三位 BCD 碼,其中 D0~ D7 為數(shù)據(jù)輸入端,14 腳為輸出端，如按下按扭 S3 生的 BCD 碼為 的選擇端 CBA= D3 輸入的信號(hào)送到輸出端 14 14 腳的輸出信號(hào)電平與 D3 輸入信號(hào)電平一致。將數(shù)據(jù)選擇器的地址信號(hào) 作為函數(shù)的輸入變量，數(shù)據(jù)輸入 D0～D 7，作為控制信號(hào)，控制各最小項(xiàng)在輸出邏輯函數(shù)中是否出現(xiàn)，使能端Ｇ始終保持低電平，這樣 8 選１數(shù)據(jù)選擇器就成為一個(gè) 3 變量的函數(shù)產(chǎn)生器。3．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路：第三章 數(shù)字密碼鎖各單元電路分析13　　　圖 33 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和其他的觸發(fā)器的不同在于，它只有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，具有以下幾個(gè)明顯特點(diǎn)：a:它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)不同的工作狀態(tài)；b: 在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；在暫穩(wěn)態(tài)維持一定時(shí)間后，再自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。c:暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路本身的參數(shù)。由于具有以上特點(diǎn),單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛用于數(shù)字系統(tǒng)中的整形、延時(shí)以及定時(shí)等,而本電路利用了 CD4013 這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)是電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫態(tài)，在外來觸發(fā)器信號(hào)作用下，電路由穩(wěn)態(tài)跳到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)態(tài)經(jīng)過一端時(shí)間后會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)所處時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路本身定時(shí)元件的參數(shù)。因此在此設(shè)計(jì)中由兩個(gè) D 觸發(fā)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要目的是為了防止觸點(diǎn)抖動(dòng)而產(chǎn)生失誤 IC3A，IC3B 構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)為 Q=0，當(dāng) Q=1，則經(jīng)電阻向電容充電，產(chǎn)生復(fù)位電壓使 Q 段置 0，當(dāng) S0—S9 中任一按鍵被按下時(shí)，電源電壓經(jīng)過 VD22—VD24 加到 VT1 的基極，使 VT1 導(dǎo)通，VT2 截止（按鍵按下前，VT1 截止， VT2 導(dǎo)通） ，IC3A 的 時(shí)鐘輸入端有上升沿平，Q 非=0 。經(jīng)過一段時(shí)間充電后電容器 C2 上端變?yōu)楦唠娖?，?fù)位端 R 作用使 Q 變?yōu)?0。則 Q 非由 0 變成 1，作為上升沿時(shí)鐘信號(hào)控制 IC3B 及 CD4017 工作4．計(jì)數(shù)電路：淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文14圖 34 計(jì)數(shù)電路 計(jì)數(shù)電路屬于中規(guī)模集成電路,其種類較多,應(yīng)用也十分廣泛,按其工作步調(diào)一般分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器兩大類,通常為 BCD 碼和四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,這些計(jì)數(shù)器的功能比較完善,同時(shí)還附加了輔助控制端。而本電路是用 CD4017，因?yàn)樗鼮槭M(jìn)制計(jì)數(shù)器,在記數(shù)脈沖作用下 Q0~Q9逐位輸出高點(diǎn)平,RST 為高點(diǎn)平有效的復(fù)位端. 正常記數(shù)時(shí) RST 應(yīng)接低電平。若RST 為高電平，則復(fù)位后為 Q0 為高電平，Q1~Q9 構(gòu)成低電平。5．訊響電路訊響電路是用來提示操作者數(shù)字密碼鎖的工作狀況，提示使用者，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中，我們要求在每次按按鍵是都能發(fā)出“嘟”的聲音，因此本電路采用了多諧振蕩器和一個(gè)訊響器來完成。用多諧振蕩器振蕩產(chǎn)生脈沖使訊響器發(fā)出聲音。用 VT5~VT8 構(gòu)成訊響電路，每按下一次按鍵，訊響器 HA 都發(fā)出“嘟”的提示音。 各單元電路中邏輯電路功能分析1．?dāng)?shù)據(jù)選擇器 CD4512 的介紹第三章 數(shù)字密碼鎖各單元電路分析15在電路中，與 CD4017 相連的是數(shù)據(jù)選擇器 CD4512，它是對(duì)編碼電路產(chǎn)生的三位 BCD 碼進(jìn)行選擇并將其輸入給其它電路來進(jìn)行工作，在電路中，起著重要的作用。當(dāng)需要從多個(gè)輸入的數(shù)字信號(hào)中按照當(dāng)時(shí)的需要選擇出其中某一信號(hào)輸入電路時(shí)，就需要一種能夠選擇該信號(hào)輸入的專用電路，這種電路稱為數(shù)據(jù)選擇電路。數(shù)據(jù)選擇器又稱多路開關(guān)，其功能是從多路中選擇一路進(jìn)行傳輸。特可以用它將并行輸入的代碼轉(zhuǎn)換為串行輸出代碼，或作 N 線—1 線選擇器。常用的數(shù)據(jù)選擇器有 2 選 4 選 8 選 16 選 1 等幾種。數(shù)據(jù)選擇器功能：在多個(gè)通道中選擇其中的某一路，或多個(gè)信息選擇其中的某一個(gè)信息傳送或加以處理。數(shù)據(jù)分配器功能：將傳送來的或處理后的信息分配到各通道去。圖 35 與單刀四擲開關(guān)相應(yīng)的數(shù)據(jù)選擇器邏輯圖數(shù)據(jù)選擇器的功能類似于一個(gè)單刀多擲開關(guān)，如圖330(a) 所示，其作用是通過開關(guān)K置于不同位置 ～ 而將不同路的數(shù)據(jù) ～ 傳送出去。 ～是數(shù)據(jù)輸入端，F(xiàn)為輸出端， ～ 是選擇輸入端，A1和A0為地址選擇輸入端。本次設(shè)計(jì)用的是八路數(shù)據(jù)選擇器CD4512，下面就讓我們來了解一下 CD4512的結(jié)構(gòu): 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文16圖36 數(shù)據(jù)選擇器邏輯符號(hào) 圖中 為使能控制端，AAA0為地址輸入端，Ｙ和 為該片的兩個(gè)互補(bǔ)輸出端。 根據(jù)表達(dá)式看出，當(dāng) ＝ 0時(shí)，Y將按地址從八路中選擇一路信息輸出。功能表分析：表31 數(shù)據(jù)選擇器功能表一般情況下數(shù)據(jù)選擇器的工作條件都是設(shè)定的，只需了解，不作要求。表32數(shù)據(jù)選擇