五邑大学模电课程设计报告详解.doc

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