简易密码控制装置的实验报告.docx

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简易密码控制装置的实验报告

二、简易密码控制装置

1.功能简述

设计并制作一个具有读秒显示功能的密码控制器，输入正确的密码后开始读秒，到达规定的秒数后，关闭待控制单元；密码控制器设置有4个按键，按照一定的组合顺序可以打开

待控制单元，默认密码：

122234，电路示意图如图1所示。

图１　电路示意图

2.电路设计要求

①路板上电复位正常

②入正确密码后，CD4060产生1Hz方波信号，数码管显示数字“0”到“7”；第8秒时，密码输入部分电路、计数部分电路复位，数码管持续显示数字“0”，CD4060停止输出脉冲信号，直到下一次输入正确密码；

③输入正确密码后，继电器吸合，8秒后，自动断开；

④输入正确密码后，NE555输出2HZ方波信号驱动发光二极管闪烁，8秒后发光二极管熄灭。

3.各芯片工作原理

①CD4017：

芯片引脚图如图2。

十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是3、2、4、7、10、1、5、6、9、11脚依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

CD4017有10个输出端和1个进位输出端。

每输入10个计数脉冲，12脚就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。

15脚MR为高电平清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出端3脚为高电平，其余输出端均为低电平。

14脚为时钟输入端，13脚为低电平使能端，当13脚低电平，14脚输入连续脉冲信号时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。

②CD4060：

芯片引脚图如图3。

CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，12脚为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。

所有的计数器位均为主从触发器。

在CP1（和CP0）的下降沿计数器以二进制进行计数。

在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。

图2　CD4017引脚图图3　CD4060引脚图

③74LS192：

芯片引脚图如图4，真值表如图6。

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。

为置数端，5脚CPU为加计数端，4脚CPD为减计数端，12脚TCU为非同步进位输出端，13脚TCD为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，14脚为高电平清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。

④CD4511：

芯片引脚图如图5，真值表如图7。

CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点如下：

具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。

可直接驱动LED显示器。

各引脚的名称：

其中输入端7、1、2、6脚分别表示A、B、C、D；3、4、5脚分别表示

（测试输入端）、

（消隐输入控制端）、

（锁定控制端）；输出端13、12、11、10、9、15、14脚分别表示a、b、c、d、e、f、g。

图4　74LS192引脚图图5　CD4511引脚图

图674LS192真值表

图7CD4511真值表

4.电路原理图仿真设计

（1）密码按键及数码管显示

密码按键及数码管显示电路图，如图8所示。

图8密码按键及数码管显示电路图

电路上电，CD4017的3脚与14脚为高电平。

当按键S1下时，三极管T1基级因高电平而饱和导通，进而14脚变成低电平；按键松开，14脚恢复高电平。

这相当于给14脚一个脉冲，使输出端的高电平跳到2脚。

以此类推，按照122234密码输入后，输出端5脚为高电平。

此时5脚高电平，三极管T2饱和导通，使CD4060的12脚为低电平，振荡器开始起振，调整滑动变阻器RP1，使其频率为1Hz的时间脉冲输出。

74LS192预置数为0，当接收到1Hz的时间脉冲时，开始从0计数，随即将计到的数传给CD4511，最终驱动共阴七段数码管显示相应数字。

复位：

当计到第8秒时，74LS192的7脚为高电平给74LS192的14脚和CD4017的15脚，使74LS192与CD4017复位。

（2）发光二极管闪烁

８秒后，发光二极管闪烁电路图，如图9所示。

图9发光二极管闪烁电路图

当密码输入结束后，CD4017的5脚为高电平，三极管T3饱和导通，电磁继电器线圈供电，其弹片打到常开端，NE555振荡电路得电起振，输出2Hz的方波信号，驱动发光二极管闪烁。

NE555振荡电路的振荡周期T=T1+T2。

T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。

充电时间：

T1=（RP2+RP3）C·ln2≈0.67（RP2+RP3）C

发电时间：

T2=RP3·C·ln2≈0.67RP3·C

矩形波的振荡周期:

T=T1+T2=ln2（RP2+2RP3）C≈0.67（RP2+2RP3）C

因此改变RP2、RP3和电容C4的值，便可改变矩形波的周期和频率。

对于矩形波，除了用幅度，周期来衡量外，还有一个参数：

占空比q，q=（脉宽tw）/（周期T）

tw指输出一个周期内高电平所占的时间。

图11所示电路输出矩形波的占空比q=

。

5.实物制作

（1）波形图

输入正确密码后，CD4060产生1Hz方波信号（如图10），NE555输出2Hz方波信号（如图11）。

图10CD4060产生1Hz方波信号

图11NE555产生2Hz方波信号

（2）实物作品

图12数码管显示4

图13数码管显示7

图14数码管上电显示0