Diseño de circuito de reloj digital
Bloqueo con código electrónico
Resumen El bloqueo con código electrónico en este artículo utiliza circuitos lógicos digitales para realizar el control electrónico de la puerta y tiene varios circuitos adicionales para garantizar que el circuito pueda Trabajar de forma segura y segura. El coeficiente es muy alto.
Palabras clave cerradura electrónica con código, comparador de voltaje, circuito monoestable 555, contador, flip-flop JK, fuente de alimentación UPS.
I. Introducción
Con la mejora del nivel de vida de las personas, el problema de cómo prevenir el robo en el hogar se ha vuelto particularmente prominente. Debido a su estructura simple, las cerraduras mecánicas tradicionales a menudo se rompen. , la mayoría de los usuarios prefieren las cerraduras electrónicas debido a su alta confidencialidad, buena flexibilidad de uso y alta seguridad.
Se concibieron dos esquemas para el diseño de este proyecto: uno es un esquema de control de microcomputadora de un solo chip con AT89C2051 como núcleo; el otro es un esquema de control de circuito lógico digital compuesto por flip-flops JK duales 74LS112; . Teniendo en cuenta que el principio del programa del microcontrolador es complejo y la depuración es engorrosa, este artículo adopta el último programa.
2. Diseño general del programa
1. Idea de diseño
***Establezca 9 claves de entrada de usuario, de las cuales solo 4 son claves de contraseña válidas. teclas de interferencia si se presiona la tecla de interferencia, el circuito de entrada del teclado se borra automáticamente, la contraseña original no es válida y debe volver a ingresarse si el usuario ingresa la contraseña durante más de 40 segundos (en circunstancias normales), el usuario. no excederá los 40 segundos. Si el usuario ingresa la contraseña durante más de 40 segundos (generalmente, el usuario no excederá los 40 segundos y puede modificarse si el usuario lo encuentra inconveniente), el circuito emitirá una alarma durante 80 segundos si el circuito suena tres veces en. seguidas, el circuito bloqueará el teclado durante 5 minutos, para evitar que otros realicen operaciones ilegales.
2. Diagrama de bloques general
3. Análisis del principio de diseño
Este circuito consta de dos partes: circuito de cerradura de combinación y fuente de alimentación de respaldo (UPS), en cuyo propósito de la fuente de alimentación del UPS es evitar cortes de energía debido a fallas en el circuito de bloqueo de combinación
Lo que resulta en una falla en el circuito de bloqueo de combinación y evita problemas a los usuarios.
El circuito de bloqueo de contraseña consta de: entrada de teclado, modificación de contraseña, detección de contraseña, circuito de desbloqueo, circuito de ejecución, circuito de alarma, entrada de teclado
circuito de desbloqueo secundario.
1. Entrada de teclado, modificación de contraseña, detección de contraseña, desbloqueo y circuito de ejecución.
El circuito se muestra en la Figura 3-1-1 a continuación:
Figura 3-1-1 Circuito de entrada de teclado, modificación de contraseña, detección de contraseña, desbloqueo y ejecución
Los interruptores K1~K9 son teclados pequeños para que los usuarios ingresen contraseñas. Los usuarios pueden ingresar contraseñas a través de los interruptores. Los capacitores en ambos extremos de los interruptores sirven para aumentar la velocidad de conmutación.
El circuito de modificación de contraseña. se borra automáticamente mediante IC1 ~ IC4 y las alarmas. La señal de limpieza enviada por el circuito se envía a la base de T11 a través de C25, que activa el nivel bajo de salida de T11 y se envía a IC1 ~ IC4 para lograr la limpieza.
El circuito de modificación de contraseña consta de interruptores bipolares de doble dirección S1 ~ S4 (como se muestra en la Figura 3-1-2), que utiliza el principio de conmutación del interruptor para realizar la modificación de la contraseña. Por ejemplo, para establecer la contraseña en 1458, puede alternar el interruptor S1 hacia la izquierda, alternar S2 hacia la derecha, alternar S3 hacia la izquierda y alternar S4 hacia la derecha para cambiar la contraseña, porque la contraseña ingresada debe pasar por Selección S1 ~ S4 y también implementa la verificación de contraseña. Este circuito tiene 16 conjuntos de contraseñas que se pueden modificar.
Figura 3-1-2 Circuito de modificación de contraseña
El circuito de detección de contraseña consta de dos 74LS112 (flip-flops JK duales, incluidos IC1 ~ IC4). Dado que IC1 está en el estado de conteo, cuando el usuario presiona la primera contraseña correcta, aparece un flanco descendente negativo en el terminal CLK, IC1 cuenta y el terminal Q genera un nivel alto. El usuario presiona la contraseña válida en secuencia y IC2 ~. IC3 también emite un nivel alto en secuencia, se envía a la puerta AND IC5, y su señal de nivel alto de desbloqueo de salida se envía al pin 2 de IC13 para ejecutar la acción del circuito y realizar el desbloqueo.
El circuito de ejecución consta de un circuito monoestable 555 (IC13) y un tubo Darlington compuesto por T10 y T11. Si el pin 2 de IC13 ingresa un nivel alto, el pin 3 genera un nivel alto, lo que hace que T10 conduzca, T11 conduzca, la válvula solenoide se abre y la puerta se abre. Al mismo tiempo, D5 (diodo emisor de luz verde) está conectado. al colector de T10 se enciende, lo que indica que la puerta se ha abierto. Después de 20 segundos, el estado del circuito 555 cambia y la válvula solenoide deja de funcionar para ahorrar energía. Una de las válvulas de solenoide tiene un condensador C24 conectado en paralelo para aumentar el par de la válvula de solenoide.
2. Circuito de alarma
La función del circuito de alarma es: cuando el tiempo para ingresar la contraseña excede los 40 segundos (generalmente no más que el tiempo de entrada del usuario), el circuito suena. durante 80 segundos para evitar que alguien abra la cerradura de forma maliciosa.
Este circuito consta principalmente de dos partes: un circuito de retardo de 2 minutos y un circuito de retardo de 40 segundos. El principio de funcionamiento es que cuando el usuario comienza a ingresar la contraseña, el circuito comienza a contar durante 2 minutos y, después de 40 segundos, el circuito comienza a emitir una alarma durante 80 segundos. Como se muestra en la Figura 3-2-1 a continuación
Figura 3-2-1 Circuito de alarma
Cuando alguien se acerca a la puerta y toca el terminal TP (el terminal TP está fijo en el teclado, su sensibilidad es muy alta para garantizar una activación confiable del circuito), debido a que el cuerpo humano mismo está cargado, el pin 2 de IC10 parece bajo, por lo que el estado de IC10 se invierte y el pin 3 emite un nivel alto y está conectado a T5 (donde T5 puede estar encendido (la corriente base de T1 puede ser controlada por R12), su colector está conectado al diodo emisor de luz amarillo D3, que emite luz, lo que indica que la cerradura electrónica está en modo de espera en este momento , T6 se apaga y C4 comienza a cargar a través de R14 (el tiempo de carga es de 40 segundos, en este momento el tiempo para que el usuario ingrese la contraseña, es decir, el tiempo para que el usuario ingrese la contraseña no puede exceder los 40 segundos De lo contrario, el circuito comenzará a sonar. Dado que el usuario a menudo ingresa la contraseña y la conoce, generalmente el tiempo para ingresar la contraseña no excederá los 40 segundos), IC2 comienza a ingresar al estado de retraso de 40 segundos. p>Iniciar alarma: Cuando el usuario ingresa una contraseña incorrecta o el tiempo de ingreso de la contraseña excede los 40 segundos, el potencial del pin 2 de IC11 cae con la carga de C4. Cuando el potencial cae a 1/3 Vcc (es decir, los 40. -el segundo tiempo de retardo termina), el pin 3 pasa a nivel alto (nivel bajo durante el retardo) y pasa a través de R15 (la función de R15 es limitar la corriente de conducción de T7 para evitar que una corriente excesiva queme el transistor). La función de R15 es limitar la corriente de conducción de T7 para evitar que una corriente excesiva queme el transistor. Después de encender T7, el diodo emisor de luz rojo D4 conectado al extremo superior de su colector está encendido, lo que indica que actualmente está en un estado de alarma, y T8 también está en un estado de alarma, lo que hace que suene el timbre, asusta al ladrón y se da cuenta de la alarma.
Detener la alarma: cuando el tiempo de alarma es de 80 segundos, el capacitor C5 conectado a los pines 6 y 7 de IC10 se descarga, y el capacitor C5 de IC10 se descarga. El pin 3 pasa a un nivel bajo, T5 se corta y T6 se enciende, lo que obliga al circuito a estar en un estado estable. El pin 3 de IC11 emite un nivel bajo, lo que hace que T7 y T8 se corten y el zumbador deja de sonar o después de que el usuario ingresa la contraseña correcta, el circuito de desbloqueo borra la alarma en la salida del colector de T10; T10 borra la alarma. La salida del colector de T10 borra la señal de alarma y la envía a T12 (PNP se enciende, lo que obliga a la base de T7 a bajar, liberando la señal de alarma). Circuito de bloqueo y detección de frecuencia de alarma
Si el usuario comete más de tres errores de operación consecutivos, el circuito se bloqueará durante cinco minutos. Su principio de funcionamiento es el siguiente: Cuando el circuito suena más de 3 veces, el. El circuito se bloqueará. El contador de 3 bits compuesto por IC9 (74161) generará un acarreo, que se enviará al extremo de bit cero de 74161 a través de IC7 para realizar el recuento y luego se enviará al pin 2 de IC12 (555). ) a través de IC8 (puerta AND). El pin 3 genera un pulso de bloqueo de alto nivel de 5 minutos (el pulso se puede calcular según la fórmula T=1.1RC), que se invierte a través de T9 y se envía al extremo de entrada de IC6. causando que IC6 genere un nivel bajo, evitando así que IC13 se desbloquee.
El diagrama del circuito se muestra en 3-3-1 a continuación:
Figura 3-3-1 Circuito de bloqueo y detección de alarma
4. Circuito de alimentación de respaldo
Para evitar cortes de energía, este circuito utiliza la fuente de alimentación del UPS como fuente de alimentación de respaldo. La fuente de alimentación del UPS consta de un circuito de suministro de energía principal, un circuito de detección de cortes de energía, un circuito de interruptor electrónico, un circuito de carga de batería y un componente de batería. . El diagrama del circuito se muestra en la Figura 3-4-1 a continuación:
El voltaje de red de 220 V se reduce a 12 V CA mediante el transformador B, y luego el puente rectificador lo rectifica y lo estabiliza con 7805 a 5 V y se envía. al circuito del interruptor electrónico. Este circuito consume menos energía, por lo que se utiliza un pequeño transformador de 10W.
Figura 3-4-1 Circuito de alimentación
R8, R9, R6, R7 e IC14 forman un comparador de voltaje. En circunstancias normales, V+
Figura 3-4-2 Circuito de conmutación de interruptor electrónico y detección de falla de energía
T1 y T2 constituyen la carga automática de la batería. Circuito y la batería está completamente cargada. Luego deja de cargar automáticamente, D1 se enciende para cargar y D2 se enciende para instrucciones de trabajo. El circuito de detección de voltaje T1 está compuesto por R4 y R5. Cuando el voltaje de la batería es bajo, T1 y T2 se encienden para cargarla después de que esté completamente cargada, T1 y T2 se cortan para detener la carga y D1 se desconecta. La función del circuito C4 es filtrar la señal. El diagrama del circuito se muestra en 3-4-3:
Figura 3-4-3 Circuito de carga automática de batería
5. Resumen y experiencia
Lo anterior Está en la pasantía. El circuito de bloqueo de código electrónico diseñado durante este período se ha modificado y organizado muchas veces. Es un diseño relativamente bueno que cumple con los requisitos básicos de las personas. Sin embargo, debido al nivel de circuito limitado, ¡también existen algunos problemas! Por ejemplo, la contraseña en el circuito no se puede olvidar. Una vez olvidada, será difícil abrirla. Esto se puede resolver agregando un circuito, pero es demasiado complicado y este diseño no está incluido en esta lista. Pulso CLK, que no es muy estable. Puede usar otros pulsos de conteo o conmutación de alta velocidad; después de la modificación, solo hay 16 contraseñas, porque otros no sabían el número de dígitos de la contraseña. deben abrirse en un orden determinado dentro de un tiempo específico. Sin embargo, dado que otros no conocen el número de dígitos de la contraseña y deben abrir la cerradura en un orden determinado dentro de un tiempo específico, la posibilidad de que otros abran la cerradura es muy pequeña, ya que no se agrega ningún circuito de visualización al circuito; , pero esto se puede lograr a través de otros módulos digitales. Esto requiere mejoras adicionales durante un período de tiempo. Si tiene alguna buena opinión, espero que el maestro la apoye.
A lo largo de estas tres semanas de estudio, siento que he ganado mucho: primero, a través del aprendizaje, puedo aplicar el conocimiento del libro de texto a la práctica, combinar la teoría con la práctica y profundizar mi comprensión del libro de texto Al mismo tiempo, la pasantía también ejerció mi capacidad práctica personal: pude aprovechar al máximo la biblioteca para acceder a información y complementar muchos conocimientos más allá de los libros de texto. Ser capaz de operar protel 99, EWB y otro software de simulación, y poder aplicar lo aprendido. Para nosotros, los estudiantes, la teoría y la práctica son igualmente importantes, lo que también es un criterio importante para que podamos demostrar nuestras habilidades en nuestro trabajo futuro.
Durante la pasantía, sentí el espíritu de arrepentimiento del maestro hacia los estudiantes a una hora fija todos los días, el maestro vino a orientarnos, lo que nos ayudó a evitar muchos desvíos y completar la tarea con éxito. completando la tarea de pasantía, permítame presentarle mi mayor respeto. ¡Gracias, maestro!
Referencias
[1] Kang Huaguang. Fundamentos de tecnología electrónica (Cuarta edición). Beijing: Prensa de Educación Superior, 1998