1、1）、课程设计目的 数字电子技术课程设计是电子技术基础教学中的一个实践环节,它使学生自己通过设计和搭建一个实用电子产品,巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能,训练电子产品制作时的动手能力。通过该课程设计，设计出符合任务要求的电路,掌握通用电子电路的一般设计方法和步骤，训练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力,为后续课程的学习、毕业设计以及毕业以后从事电子技术方面的科研和开发打下一定的基础。2）、课程设计题目：带报警器的密码电子锁和门铃电路本设计是一带密码的电子锁和门铃电路，可使用在门禁系统中。这种电子锁的保密性强，使用寿命长，安全可靠，美观
2、。现已经大量在市场使用。我们设计的这个电路实现方法也很简单。基本上都是用得硬件芯片来完成的，主要是有按键输入，编码及编码后通过已经设置好的密码进行比较确认。如果是相同的就开锁并实现门铃响功能。 1、此设计是不需要单片机编程的软件密码锁，只是单纯的数字电路硬件密码锁。2、密码锁设有12个按键，按键用不干胶贴有编号，分别为（，、）。设计焊接时，必须将按键摆成十二宫格形式。3、密码要求：密码以该组任一同学的学号后五位数为准。以一组同学为例（吴燕，学号13452039；徐敏，学号13452040），密码可以设为52039，也可以设为52040。其他四组同学以此类推。#号键，为统一的密码清除键。按动#号
3、键，密码需重新输入。 4、设计门铃电路与密码指示电路。密码解锁成功后，门铃发出500Hz的“滴嘟滴嘟.”声音，并亮起指示灯。二、工作原理及设计思路1）、参考原理图 图2.12）、设计思路 由设计条件可知，按下正确的密码后门铃响，五分钟之后报警电路启动。但如果按下密码不正确没有任何反应，#键表示复位，采用的芯片有CD4017等器件构成密码锁电路，门铃电路主要芯片有由555构成的多谐振荡等器件，报警电路有时间延迟和报警器发出报警，有两个555构成的。三、主要的芯片简单介绍 一）、555定时器555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间
4、加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平 图3.1.1 二）、CD4017 CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。时钟输cd4017入端的斯密特触发器具有脉冲整形
5、功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR 为高电平时，计数器清零。Johnson 计数器，提供了快速操作、2 输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10 个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。 如图2.3所示为CD4017逻辑图: 电源电压：-0.5V-18V 输入电压：-0.5V-VDD 十0.5V 输入电流：10mA 贮存温度：-65-150 引出端功能符号CO：进位脉冲输出 CD4017引脚图 CP:时钟输
6、入端 CR:清除端 INH:禁止端 VDD：正电源 Q0-Q9:计数脉冲输出端 VDD：正电源 VSS：地波形图： 图3.2.1四、各模块四电路的功能及参数说明 一）、按设计要求所做的编码电路及性能参数图4.1.1 密码锁及门铃指示灯仿真电路二）、单稳态电路单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。 图4.2.1 图4.2.2 如图所示：接通电源后，未加负脉冲 ，而C充电， Vc上升，当Vc=2Vcc/3 时，RS电路输出为低电平，放电管T导通，Vc快速放电， 使 Vc= 0。这样，在加负脉冲前， 输出为低电平，即Vo= 0，这是电路的稳态。在t = t0时刻 Vi负跳变（ Vi端电平小于 Vc
7、c/3），而 Vc= 0（TH端电平小于2Vcc/3 ），所以输出Vo 翻为高电平，T截止，VC充电。 按指数规律上升。t = t1时， 负脉冲消失。t = t2时 Vc上升到2Vcc/3（此时TH端电平大于2Vcc/3 ， TR端电平大于Vcc/3 ）， Vo又自动翻为低电平。在tw这段时间电路处于暂稳态。t t2，T导通，C快速放电，电路又恢复到稳态。由分析可得：输出正脉冲宽度 tW = 1.1RC。三）、多谐振荡电路多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波
8、。多谐振荡器可用作方波发生器。 图4.3.1 图4.3.2 接通电源后，输出假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCCR1R2C地，按指数规律上升，当上升到2Vcc/3时（TH、端电平大于Vc），输出翻转为低电平。Vo是低电平，T导通，C放电，放电回路为CR2T地，按指数规律下降，当下降到Vcc/3时（TH、端电平小于Vc），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得：输出高电平时间： T=（R1+R2）Cln2输出低电平时间：T=R2Cln2振荡周期： T=（R1+2R2）Cln2 即可求出占空比。五、全部电路图与原器件详细清单 一）、按设计要
9、求设计出能够实现功能的电路图如图所示: 图5.12）、元器件详细清单1计数器CD40172555定时器NE5553密码按键SO-S#124蜂蜜器HM5限流电阻4706电阻1K5K10K100K7电容0.01UF1UF10UF8三极管9014二极管IN414810发光二极管LED11蓄电池BATTERY（12V）六、设计心得与所参考文献一）、设计心得 该电子锁由密码校验电路、门铃电路、报警电路、UPS备用电源电路四部分组成。密码校验电路构成密码 52039 。通过按键即可输入密码，十分方便。门铃电路通过由限流电阻和LED灯构成。报警电路是由两个555芯片构成，具有计时和判断密码是否正确的动能。U
10、PS备用电源只是随之配置的电路，目的使电子锁可以时时刻刻都可以正常工作。该电子锁实现了智能化，它的操作十分简单，报警、门铃等功能都有配备。这样可以很好的为人们的生活提供方便。但是，在课程设计中我们参考了很多文献，刚开始的时候毫无思路，也查了很多资料但是网上的资料五花八门也不知道那种思路适合我们。在我和队友深刻的讨论一番，采用了陈启带报警器的密码电子锁和门铃电路的方案，并得出了自己的思路和电路图。之后，在老师的帮助下我们进行了讨论，最终得出了此方案，选择了用CD4017来做编码电路，课设之前对4017的认知还不是很多但是这次课设让我学到很多，通过老师的帮助实现了功能，非常感谢老师！二）所参考的文
11、献1、阎石.数字电子技术（第五版）.高等教育出版社. 20062、杨志忠.数字电子技术（第三版）.高等教育出版社. 20083、杨欣、莱诺克斯等.电子设计从零开始第2版.清华大学出版社，20104、5、 附录：数字电子技术课程设计任务书（一）一、课程设计目的数字电子技术课程设计是电子技术基础教学中的一个实践环节,它使学生自己通过设计和搭建一个实用电子产品,巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能,训练电子产品制作时的动手能力。二、课程设计题目、任务、要求及注意事项1、课程设计题目：2、设计任务要求：此设计是不需要单片机编程的软件密码锁，只是单纯的数字电路硬件密码锁。密码锁设有
12、12个按键，按键用不干胶贴有编号，分别为（密码要求：设计门铃电路与密码指示电路。3、设计的基本要求：根据设计任务，从选择设计方案开始，进行电路设计；选择合适的器件，画出设计电路图；通过安装、调试，直至实现任务要求的全部功能。对电路要求布局合理，走线清晰，工作可靠，经验收合格后，写出完整的课程设计报告。4、设计的具体步骤：电子电路的一般设计方法和步骤是：分析设计任务和性能指标，选择总体方案，设计单元电路，选择器件，计算参数，画总体电路图。进行仿真试验和性能测试。实际设计过程中往往反复进行以上各步骤，才能达到设计要求，需要灵活掌握。（1）总体方案选择 查阅资料，根据提出的设计任务要求及性能指标，选
13、择总体方案，确定设计的电路框图；选择最优的电路设计方案。（2）单元电路的设计 设计单元电路的一般方法和步骤 A.根据设计要求和选定的总体方案原理图，确定各单元电路的设计要求。B.拟定出各单元电路的要求后，对电路进行设计。C.单元电路设计应采用符合的电平标准。元器件的选择 在搭建单元电路时，针对特定功能的主要集成块选择余地都比较小。比如时钟电路选555，转换电路选0809，译码及显示驱动电路也都相对固定。要根据电路参数（电平标准和电流特性等）来选择集成块的型号，使性能得到发挥又节约设计成本。此外，单元电路设计过程中，阻容元件的选择也很关键。单元电路调整与连调 数字电路以逻辑关系为主体，因此在设计
14、过程中要注意各单元电路的输入输出逻辑关系一定要相匹配，具体地说就是电平匹配和驱动电流匹配。衡量设计的标准工作稳定可靠；能达到预定的性能指标，并留有适当的余量；电路简单，成本低，功耗低；器件数目少，集成体积小，便于生产和维护。5、设计报告要求：撰写课程设计报告要求符合模板的相关要求，字数要求4000字，须交电子稿和纸质稿。课程设计报告应包括以下内容：对设计课题进行简要阐述。设计任务及其具体要求。总体设计方案方框图及各部分电路设计（含各部分电路功能、输入信号、输出信号、电路设计原理图及其功能阐述、所选用的集成电路器件等）。整体电路图（电路图应用标准逻辑符号绘制，电路图中应标明接线引出端名称、元件编
15、号等）。器件清单。安装调试结果记录。实物图。总结与体会。课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐、数据详实。设计过程中遇到的问题及解决办法，对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议等都可写入报告。6、注意事项：课程设计报告可以参照网上下载的资料，但不能出现雷同，否则报告成绩为不及格。7、电路的安装与调试数字电路系统的设计完成后，对电路进行安装调试。这是对设计内容的检验，是理论知识和实践知识综合应用的重要环节。安装调试的步骤：（1）检测电路元件检测集成电路芯片及各种准备接入的其他各种元件（如三极管、电阻、电容、开关、指示灯、数码管等）。应确定元件的功能正确、可靠才能装入电路安装。（2）电路安装
16、先要选用质量较好的面包板，使各接插点和接插线之间松紧适度。安装时按照信号流向的顺序，先单元后系统、边安装边测试的原则进行。安装中要注意接插线的可靠性及各单元电路的信号连接线。（3）系统调试系统调试时将安装测试成功的各单元连接起来，加上输入信号进行调试，发现问题则先对故障进行定位，找出问题所在的单元电路。一般采用故障现象估测法（根据故障情况估计问题所在位置）、对分法（将故障大致所在部分的电路对分成两部分，逐一查找）、对比法（将类型相同的电路部分进行对比或对换位置）等。系统测试一般分静态测试和动态测试。静态测试：在各输入端加入加高电平、低电平后，用万用表测量电路各主要点的电位，分析是否满足设计要求
17、。动态测试：在各输入端接入规定的脉冲信号，用示波器观察各点的波形，分析它们之间的逻辑关系和延时。另外要注意调试初始状态、系统清零、预置等功能，检查相应的开关、按键、拨盘是否可靠，手感是否正常。三、主要参考文献（写出你自己参考的各种资料，不少于5篇）4、郭培源.电子电路及电子器件（第2版）高等教育出版社，2003四、课程设计需提交的材料说明1每人提交按要求书写的课程设计报告电子稿和纸质稿各一份，电子稿请发邮箱：314937876电子稿的标题： 13电信数电课程设计（姓名.学号）2每一组提交实物一份，必须已经调试好的。五、课程设计时间安排起 止 日 期工 作 内 容2015.6.152015.6.
18、166.18 2015.6.19搜集资料，查阅与复习相关专业课程知识，形成初步思路开始电路选型、电路设计与计算，做出实物调试电路，整理文档，提交材料六、成绩考核办法评定项目 评定成绩1选题合理、目的明确（10分）2设计方案正确，具有可行性、创新性（15分）3设计、计算结果正确，设计内容完整（25分）4态度认真、学习刻苦、遵守纪律（15分）5设计报告的规范、参考文献充分（不少于5篇）（10分）6实物布局合理，走线清晰，焊接标准，工作可靠，验收合格（25分）总分备注：成绩等级：优（90100分）、良（8089分）、中（7079分）、及格（6069分）、60分以下为不及格。指导教师签字： 、 教研室主任签字： 2015年6月 日
