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五邑大学
低频电子线路课程设计报告
题 目:电阻密码锁
院 系 信息工程学院
专 业 通信工程
学 号
学生姓名
指导教师
电阻密码锁
一、题目的要求和意义
(1)题目要求:使用中小型集成运放电路设计电阻密码锁要求完成以下功能
1、用一个特定阻值的电阻作为密钥;
2、用Ucc/2作为比较电压;
3、用发光二极管的亮暗来显示锁的开合:正确接入密钥时,电压比较器输出低电平,通过一级反相器后变为高电平,发光二极管亮,则锁被打开;否则当有人试图开锁或无(或错误)接入密钥时,电压比较器输出高电平,通过一级反相器后变为低电平,发光二极管不导通,发光二极管暗,则锁闭合。
(2)意义: 随着人们生活水平的不断提高,人们的贵重物品也越来越多,但由于传统的机械锁结构简单,所以盗窃事件时有发生,给我们的财产安全带来很大的安全隐患。所以我们现在打算设计一款电阻密码锁,它的必威体育官网网址性高,使用灵活,相信会给人们带来比较好的体验。
方案的设计
材料清单:
集成运算放大器LM324 电阻:1M*1、50k*1、10k*4、100*3 铝电解电容47uF 电位器100k LED*1 普通二极管1N4148*2
(2)设计思路与电路结构:
电压跟随器 双限比较器 电压跟随器
延时电路
图(1)方案系统总体框图
具体电路的设计
仿真图
图(2)仿真图
(1)电压跟随器:本电路中有两个电压跟随器,分别是LM324里面的两个运放U1A和U1D(如图2所示),其中电阻R1是与密钥电阻RV1比较时的参考标准电阻,因为有了运放U1A连接成的电压跟随器,用作输入阻抗的变换,所以即使R1和RV1的阻抗很大却不会影响被测密钥电阻RV1的精度。
图(3)电压跟随器U1A和U1D
(2)双限比较器:是指在输入信号的上升沿和下降沿翻转电压不同的比较器,两个电压之间的值为窗口宽度(如图3所示)。
图(4)双限比较器
当密钥电阻RV1R1时,通过电压跟随器的电压大于VCC/2,此时比较器B输出高电平,C输出低电平,二极管D1导通,二极管D2截止,此时双限比较器输出高电平,从电路图可以看出,发光二极管两边的电压都为高电平,所以发光二极管不亮。
当密钥电阻RV1R1时,通过电压跟随器的电压小于VCC/2,此时比较器B输出低电平,C输出高电平,二极管D1截止,二极管D2导通,此时双限比较器输出高电平,从电路图可以看出,发光二极管两边的电压都为高电平,所以发光二极管不亮。
当密钥电阻RV1=R1时,通过电压跟随器的电压等于VCC/2,此时比较器B输出低电平,C输出低电平,二极管D1截止,二极管D2截止,此时双限比较器输出低电平,从电路图可以看出,发光二极管正向为高电平反向为低电平,所以发光二极管发光。
(3)延时电路:如图(5)所示,把运算放大器D接成电压跟随器,其电压增益为1,由于该电路的输入阻抗很高,可以用它构成一个电压保持器。当输入正确的密钥电阻丝,双限比较器输出低电平,发光二极管发光。当输入的电阻不正确时,双限比较器输出高电平,此时延时电路的电容被充电,同时电压跟随器输出高电平,发光二极管不发光。即使再次输入输入正确密钥电阻,由于电容C1两端电压不能突变,所以电压跟随器的输出电压仍为高电平,此时发光二极管仍然不发光。直到电容C1两端的电压通过电阻R8放电慢慢降低时,电压跟随器的电压也慢慢降低,这样发光二极管逐渐变亮。
图(5)延时电路
四、硬件电路的设计
根据仿真图利用Altium Designer 10进行绘制电路原理图和PCB图,电阻密码锁的电路原理图如图(6)所示,电阻密码锁的PCB图如图(7)所示,实物图如图(8)所示。
图(6)电路原理
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