低頻課程設計電阻密碼鎖.doc

低頻電子線路課程設計報告五邑大學低頻電子線路課程設計報告題 目：電阻密碼鎖院 系 專 業(yè) 學 號 學生姓名 指導教師 一、 題目的要求和意義要求：1、用一個特定阻值的電阻作為密鑰；2、用Ucc/2作為比較電壓；3、用發(fā)光二極管的亮暗來顯示鎖的開合：正確接入密鑰時，發(fā)光二極管亮，則鎖被打開；否則當有人試圖開鎖時或錯誤（或無）接入密鑰時，發(fā)光二極管暗，則鎖閉合 。 意義：電阻鎖涉及鎖具技術(shù)領(lǐng)導，能夠提高鎖的安全性。雖然運用普通的元件所制成的電阻鎖可靠性不高，但是，這意味著鎖具技術(shù)向前跨入了一大步。如果電阻鎖設計的適當，能夠克制“萬能匙”，使用戶所需保管的物品的安全性大大提高。二、 硬件電路設計電子元件：芯片LM324 電阻1k5、4703、22M1二極管1N40075、1N41482 三極管90151、90141電解電容2200F1 LED燈1可調(diào)電阻1k1LM314參數(shù)LM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖2。圖 1 圖 2由于LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應用在各種電路中。實驗流程圖：（1）初始時無電阻接入，窗口電壓比較器輸出高電平，通過一級反相器后變?yōu)榈碗娖?，發(fā)光二極管不導通，同時另一路運放也輸出高電平，導致儲能機構(gòu)截止。（2）正確接入電阻時，電壓比較器輸出低電平，通過一級反相器后變?yōu)楦唠娖?，發(fā)光二極管亮，同時另一路運放也輸出低電平，導致儲能機構(gòu)仍截止。（3）錯誤接入電阻時，電壓比較器輸出高電平，通過一級反相器后變?yōu)榈碗娖?，發(fā)光二極管不導通，同時另一路運放輸出低電平，儲能機構(gòu)導通，電容器快速充電，隨后即便曾經(jīng)搜索到密鑰，但電容器兩端維持高電平從而使通過一級反相器后的電壓變?yōu)榈碗娖?，發(fā)光二極管仍不導通。本次設計的電路圖如下：實驗電路圖介紹：1. U1、U2、R1、R2、D1、D2、D3、D4等組成窗口電壓比較器。其中R1、R2、D1、D2確定比較器的上下門限電壓UTL=（UCC-2UD）R2/（R1+R2），UTH=UTL+2UD（UD為二極管的導通電壓）。當UIUTL時，D3截止，D4導通，比較器輸出為UOPP；當UTL=UIUTH時，D3導通，D4截止，比較器輸出為UOPP。故可得雙限電壓比較器的傳輸特性如圖a所示：即當電路不接入電阻時，比較器輸出為高；接入正確電阻時，輸出為低；接入錯誤電阻時，輸出為高。2. U3、R3、D7等組成單限電壓比較器。因D7的導通壓降很小，該單限比較器相當于一個過零比較器。當UI0時，比較器輸出為-UOPP。故可得單限電壓比較器的傳輸特性如圖b、c所示：即當電路不接入電阻時，比較器輸出為高；接入電阻時為低。3. Q1、D5、D6、R6、R7、C1等組成儲能機構(gòu)。當三極管Q1發(fā)射極e為高，基極b為高（即當電路不接入電阻）時，Q1不導通，故C1不能充電；當Q1的e極為低，b極為低（即正確接入電阻）時，Q1不導通，C1也不能充電；當Q1的e極為高，b極為低（即接入錯誤電阻）時，Q1導通，C1迅速充電，此時儲能機構(gòu)為高。4. Q2、R4、R5等組成反向器。 當Q2的基極b為高時，集電極c為低，發(fā)光二極管不亮； 當b極為低時，c極為高，發(fā)光二極管亮。三、調(diào)試當R10改變時，各點電勢變化如下：（R10單位為，電勢單位為V）R10ABCDEFGHIJMMO06.030.104.335.208.045.204.890.015.164.894.693.377.374700.0021.840.0150.484.010.470.733.710.470.724.713.417.391k0.036.624.365.232.565.234.910.015.194.904.703.417.37由設計出的電路圖連接后的實際電路，經(jīng)調(diào)試，電路實現(xiàn)的功能大致符合題目的要求。當正確接入470的電阻匙時，二極管發(fā)亮；當短路、不接入電阻或接入1K電阻（錯誤電阻）時，二極管均不亮，但是有余輝產(chǎn)生。因此，在三極管1N9014集電極與電源之間串入一個1K的電阻，為1N9014提供偏置電流；又在發(fā)光二極管的負極與地線之間串聯(lián)一個470的電阻，從而保護發(fā)光二極管。由以上兩步抑制1N9014的電壓漂移和發(fā)光二極管的余輝。當錯誤接入電阻匙后，再接入正確的電阻匙時，發(fā)光二極管馬上發(fā)亮，這不符合題目的要求。因此，在三極管1N9015的集電極與電阻R6之間串聯(lián)一個二極管1N4007，又在二極管1N4148與R6之間串聯(lián)一個二極管1N4007，從而限制電容放電時電流的流通方向，防止影響其他電路。但是，在此修改后，電路中的儲能部件電容仍沒有發(fā)生作用，又先后修改R7的阻值，由670K增加到1M再到10M，再到22M，可是依然沒有明顯的改善。又把電容C1的電容值由470F提高到2200F后，也沒有明顯的改善。經(jīng)過請教老師，與老師討論分析后，再經(jīng)過先后多次對電路的各點電勢的測量后，發(fā)現(xiàn)設計的電路圖符合題目要求。再經(jīng)過對電路接線的認真檢查，發(fā)現(xiàn)電路板某些元件接觸不良，導致電路的鎖閉效果沒有體現(xiàn)出來。經(jīng)過多次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)由錯誤電阻匙到接入正確電阻匙時，電路鎖閉12秒，從而符合題目要求。四、 課程設計體會在這次低頻課程設計中，讓我學到了許多課本中沒有的知識，增強了顧及全局的思維方式。成功制造一個的電子作品，不僅僅依靠元件自身的性能，還要考慮到各個元件之間能否能和諧地工作，因為這才能發(fā)揮整個電路的最佳性能。雖然在這次設計中僅給出主要的器件，讓我們自主設計出符合題目要求的作品；雖然一開始只看到題目的提示，而感到異常的迷惘，但是只要經(jīng)過認真地思考，腦中就會漸漸地浮現(xiàn)出所要設計的電路來。這次低頻設計時間比較匆忙，各元件的參數(shù)與性能未能熟悉掌握，導致在設計和調(diào)試中走了不少彎路。在無數(shù)次失敗中，查閱不同的資料，了解各元件的性能，參考各方面的意見，抽絲脫繭，就會