智能門禁系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

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本課題主要是簡(jiǎn)易門禁電路的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，課題的意義、所屬領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r、本課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段和研究步驟以及參考數(shù)目等如下： 一、 課題研究的意義及現(xiàn)狀： 當(dāng)今社會(huì)是科學(xué)技術(shù)日新月異、飛速發(fā)展的信息時(shí)代。人們正感受這高科技給他們帶來的極大方便和益處，同時(shí)，人嗎對(duì)于高科技服務(wù)于生活的要求也越來越高。但隨著科技的發(fā)展，也帶來了許多不安全的方面。例如，運(yùn)用高科技手段進(jìn)行盜竊、搶劫等犯罪行為與日增多。怎樣才能是人們的安全防范措施跟得上科技的發(fā)展、更有效的阻止這些犯罪行為的侵犯呢？僅僅依靠普通的門鎖、防盜門或者監(jiān)控、報(bào)警等系統(tǒng)是不夠的。于是，智能門禁系統(tǒng)在千呼萬喚中應(yīng)運(yùn)而生。智能門禁系統(tǒng)是一種綜合性的多學(xué)科的高科技技術(shù)集合，它涉及電子、機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)等諸多新技術(shù)領(lǐng)域只能門禁系統(tǒng)是怎么發(fā)展起來的并且有哪些特點(diǎn)呢？讓我們來看一下門禁系統(tǒng)的發(fā)展過程。門禁系統(tǒng)，又稱出人口控制系統(tǒng)。在何處放行某些人，拒絕某些人，合適要發(fā)出警報(bào)，記憶出入的過程，以達(dá)到安全的目的，是門禁系統(tǒng)最基本的功能。門禁系統(tǒng)的發(fā)展是隨著人類社會(huì)的發(fā)展一起進(jìn)步的。從原始社會(huì)以來，隨著剩余價(jià)值的產(chǎn)生，人嗎有了自己的財(cái)產(chǎn)和物業(yè)，為了保護(hù)自己的產(chǎn)業(yè)不受他人的侵犯，人們用杠棒或木插將門鎖起。于是，人類從有看家護(hù)院的意識(shí)起，就有了最初的出入口的控制概念，門禁因?yàn)榫碗S之產(chǎn)生了。隨著社會(huì)的發(fā)展和人嗎安全意識(shí)的提高，產(chǎn)生了鐵鎖和暗鎖等門鎖設(shè)備。 但是傳統(tǒng)的門鎖僅僅是單純的契合性機(jī)械裝置，無論它的結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜堅(jiān)固，一把在街頭就可以配制的鑰匙就能打開，并且不留痕跡。如果鑰匙遺失連帶門鎖也要一起更換。為了你不這些缺點(diǎn)，又產(chǎn)生了磁卡門禁系統(tǒng)。用磁卡控制鎖，各種性能均有所提高，但由于磁條存儲(chǔ)的信息量小，磁卡與讀卡器之間容易產(chǎn)生機(jī)械磨損，并且達(dá)卡去的刷卡口容易被人為破壞，它的安全性和可靠性便受到限制。 隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)和管理的發(fā)展，各種酒店、賓館、寫字樓、智能大廈、政府機(jī)關(guān)和企事業(yè)單位、高級(jí)物業(yè)管理部門等，對(duì)門禁系統(tǒng)的需求正發(fā)生著重大的變化，其核心是對(duì)門鎖及其開啟、關(guān)閉實(shí)現(xiàn)智能化管理。 電子門鎖是近幾年隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是智能IC卡和密碼鍵盤門禁系統(tǒng)因?yàn)樵絹碓奖蝗藗冎匾暫褪褂谩ｋ娮佑?jì)算機(jī)作為系統(tǒng)管理主機(jī)，通過連接系統(tǒng)的各個(gè)卡卡切（即開門控制器）管理門鎖。智能IC卡具有存儲(chǔ)運(yùn)算功能，經(jīng)初始化和授權(quán)后成為控制門鎖開和關(guān)的特殊鑰匙，從而便構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)代化的門禁系統(tǒng)。 目前市場(chǎng)上煙有多種多樣的門鈴，按發(fā)聲原理可分機(jī)械敲擊式和電子音樂式兩種，安裝環(huán)境可分有線式和無線式兩種。無線式安裝方便，無需布線，適用于難于布線的環(huán)境：有線式控制方式最簡(jiǎn)單，較省電。機(jī)械敲擊式門鈴的優(yōu)點(diǎn)是鈴聲自然、清脆、銳耳，聲響適中，不會(huì)影響近鄰。缺點(diǎn)是聲響固定不能調(diào)節(jié)大小，聲音只有“叮咚”一種可選，體積略大。電子音樂式門鈴的優(yōu)點(diǎn)：體積小，外型多樣，有多樣聲音可選，如小段歌曲，自然界模擬聲等等。缺點(diǎn)是電子發(fā)生不自然，鈴聲冗長，使人產(chǎn)生聽覺疲勞。無線控制信號(hào)穿透力強(qiáng)，特別適合在現(xiàn)代家居盜門和內(nèi)門搭配安裝的情況下使用。 我選擇了《簡(jiǎn)易門禁電路》這個(gè)課題作為畢業(yè)設(shè)計(jì)其主要目的是通過此次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和鞏固所學(xué)過的高頻電路、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路分析原理等專業(yè)課程，學(xué)會(huì)利用所學(xué)的知識(shí)去開發(fā)研究，在設(shè)計(jì)過程中能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)一步熟悉和掌握Protrl99以及其他EDA軟件的使用方法，有效地訓(xùn)練運(yùn)用計(jì)算機(jī)工作的能力，掌握收集資料、消化資料和綜合資料的能力等等，提高實(shí)際工作效率。通過對(duì)一個(gè)使用電路的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，使開發(fā)者能運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)去解決實(shí)際的應(yīng)用問題，為即將進(jìn)入社會(huì)參加工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在此次研究中，能讓研究者由表及里，由淺入深，一步一步的剖析門鈴的一切，深刻的了解，認(rèn)識(shí)門禁的內(nèi)在結(jié)構(gòu)及制作的原理，更重要的是能針對(duì)市場(chǎng)上門鈴的缺陷，進(jìn)行一些改造，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新與動(dòng)手能力。另外，通過此次研究，還可以增強(qiáng)實(shí)踐能力，培養(yǎng)科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)論文的撰寫等方面的基本能力，在研究的過程中還能夠體會(huì)到其中的酸甜苦辣，讓自己學(xué)習(xí)到課堂上學(xué)不到的東西。 二、 發(fā)展趨勢(shì)。 前端輸入設(shè)備的水平及發(fā)展方向。在讀卡器及卡方面的，由于磁卡、接觸式IC卡對(duì)操作環(huán)境的要求較高，磁卡及IC卡本身的工作有一定壽命期，再加之識(shí)別過程中操作者的動(dòng)作和所需時(shí)間明顯多于非接觸式卡，因此，雖然磁卡，接觸式IC卡、讀卡器在門禁系統(tǒng)的應(yīng)用中還有一部分市場(chǎng)，但從發(fā)展趨勢(shì)上看，除賓館鎖外，磁卡IC卡讀卡器已在逐步快速地退出門禁系統(tǒng)的市場(chǎng)。 勢(shì)必將全面取代磁卡 、IC卡市場(chǎng)的是目前發(fā)展勢(shì)頭最旺的非接觸式D卡和 IC卡。非接觸式1卡和讀卡器的關(guān)鍵技術(shù)掌握在歐美國家和部分亞洲國家中，單真正形成大批量生產(chǎn)的廠家還只有美國、英國次之；日本、臺(tái)灣、新加坡處于同一檔次；中國還正處于起步跟進(jìn)。全世界最大的1卡及讀卡器供應(yīng)商是美國HID公司，年銷售額1997年大于7000萬美元，1998年約在1億美元左右。 如果多安裝幾個(gè)觸發(fā)器，可以又煤氣報(bào)警、火災(zāi)呼救、定時(shí)提醒、等不同音響與作用，而智能化多元也是門鈴發(fā)展的必然趨勢(shì)。 三、研究的主要內(nèi)容及研究方法與手段 1、研究的主要內(nèi)容 本課題為建議門禁電路的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。結(jié)合實(shí)際門鈴電路進(jìn)行改造，創(chuàng)新出的更實(shí)用的門禁電路。它是利用一塊tw8751集成塊和外圍元件組成的，在這電路的基礎(chǔ)上利用演示電路與語言模塊加入了錯(cuò)鍵閉鎖和接觸錯(cuò)鍵的功能。 2、門禁電路的研究方法與手段 以已有的一個(gè)門鈴電路為藍(lán)本，對(duì)其進(jìn)行該井與完善，利用protel99軟件繪制出改進(jìn)后的電路圖，通過計(jì)算機(jī)仿真確定電路中各元件的具體參數(shù)，并輸出改門禁電路原理圖，依據(jù)計(jì)算機(jī)的電路板印刷PCB板。 四、工作的主要階段、進(jìn)度 1、2010年秋季學(xué)期第13周前 接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及有關(guān)規(guī)定。 2、2010年秋季學(xué)期14~15周 閱讀制定的參考資料及文獻(xiàn)（包括10萬印刷符號(hào)外文資料），基本完成開題報(bào)告、外門翻譯等任務(wù)。 3、2011年春季學(xué)期第一周 經(jīng)一部修訂完善開題報(bào)告、外文翻譯，使其在內(nèi)容及格式上符合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范要求。 4、2011年春季第二周到第六周 完成各單位電路設(shè)計(jì)，protel輔助分析 5、第6周至第13周完成電路制作，調(diào)試 6、第14周完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，全部成果交指導(dǎo)老師批閱。 7、第15周畢業(yè)答辯 五、最終目標(biāo)及完成時(shí)間 完成硬件設(shè)計(jì)，提供protel電路原理圖及pcb印制版圖，最終達(dá)到硬件軟件能準(zhǔn)確無誤的應(yīng)用的目標(biāo)。 六、現(xiàn)有條件 現(xiàn)有protel軟件及制作硬件的必要設(shè)備，可以完成本課題的研究與設(shè)計(jì)。 七、主要參考書目： 1．張著、程震先、劉繼華編著《數(shù)字設(shè)計(jì)——電路與系統(tǒng)》北京理工大學(xué)出版社 2．姚福安編著《低能耗電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐》山東科學(xué)技術(shù)出版社 3．劉征宇編著《電子設(shè)計(jì)時(shí)間攻略》福建科學(xué)技術(shù)出版社 4．黃昌繼、郭繼忠、張海貴編著《數(shù)字集成電路300例》人民郵電出版社 5．肖景編著《數(shù)字集成電路應(yīng)用精粹》人民郵電出版社 6．張華林、周小芳編著《電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽實(shí)訓(xùn)教程》北京航天大學(xué)出版社 7．陳有卿、葉桂娟編著《555時(shí)基電路原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用》電子工業(yè)出版社 8．Rechard.R.Spencer&Mohammed.S.Ghausi編著《電子線路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》電子工業(yè)出版社 9．Donald.G.Fink&Donald.Christiansen編著《EletronicsEngneer’ Handbook》McGraw-hill Company 指導(dǎo)老師簽名： 年月日 摘要 通過一個(gè)電話通話電路和一個(gè)密碼鎖電路組合，使該電路不太復(fù)雜但是有了較齊全的功能，可以語音對(duì)話，錯(cuò)鍵閉鎖和消除錯(cuò)鍵的功能。主任可以當(dāng)著別人的面開門而不至于泄露密碼，保障安全。另外，在室外加一個(gè)開關(guān)當(dāng)有人拜訪時(shí)可以直接開門而不需要輸入密碼，簡(jiǎn)單方便。 關(guān)鍵字:TWH8571,三極管BC109C，語音對(duì)話，錯(cuò)鍵閉鎖和解除錯(cuò)鍵 目錄 1 引言……………………………………………………………………… 2 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………….... 2.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)………………………………………………………… 2.1.1 基本要求………………………………………………... 2.1.2 發(fā)揮部分………………………………………………... 3 電路原理圖設(shè)計(jì)……………………………………………………… 3.1 方案的選擇論證及其分析……………………………………… 3.1.1 控制器分析……………………………………………... 3.1.2 語音模塊………………………………………………... 3.1.3 各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)………………………………….. 3.2 設(shè)計(jì)思想………………………………………………………… 4 電路板設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 4.1 電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟 ……………………………………… 4.2 生成網(wǎng)絡(luò)表……………………………………………………… 4.3 印制電路板的設(shè)計(jì)……………………………………………… 5 電路板制作中的現(xiàn)象記錄與錯(cuò)誤分析……………………………… 5.1 設(shè)計(jì)制作過程中遇到的困難…………………………………… 6 結(jié)束語………………………………………………………………… 6.1 對(duì)設(shè)計(jì)題目的結(jié)論性意見……………………………………… 6.2 總體的設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì)……………………………………… 7 元件清單……………………………………………………………… 8 外文資料……………………………………………………………… 9 中文翻譯……………………………………………………………… 10 致謝…………………………………………………………………… 1引言 “門鈴”(doorbell)作用顧名思義就是提醒主人開門。古代人們?cè)谧约业拈T上裝有門戶啊，叫門的人可用環(huán)拍擊環(huán)下的門鈴發(fā)出較大的響聲，有現(xiàn)代“門鈴”的作用。而現(xiàn)代“門鈴”多為電子類產(chǎn)品。最常見的是“電子門鈴”，一般安放兩節(jié)5號(hào)電池在內(nèi)，門外的觸發(fā)電鈕被人按動(dòng)后，門內(nèi)的“門鈴”就“嘟嘟”地響幾聲。也有的是由IC片播放一段電子音樂的。后來發(fā)展到個(gè)人可以在門口與樓上家里的主人講話的或者是高級(jí)公寓里的“門鈴”，不但可以叫門講話，還可以通過攝像頭讓家中的主人在屏幕上看到在門外樓下的來客?！伴T鈴”在生活中所起作用越來越不可忽視。 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 2.1設(shè)計(jì)指標(biāo) 2.1.1 基本要求 （1） 電子鎖要有事空編碼的優(yōu)點(diǎn)。即輸入密碼必須按一定的順序，而且要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)輸入完，否則，即使輸入密碼正確也打不開鎖； （2）該鎖具有錯(cuò)鍵閉鎖和消除錯(cuò)鍵的功能； 2.1.2發(fā)揮部分 在完成基本要求的基礎(chǔ)上，增加如下功能： （1）有語音通話功能。來人能和住戶直接對(duì)話并且住戶能夠在家里開鎖。 3電路原理圖設(shè)計(jì) 3.1方案的選擇論證及其分析 3.1.1控制器分析 方案一：開始考慮使用基本時(shí)序邏輯電路來實(shí)現(xiàn)控制部分設(shè)計(jì)。即用一個(gè)CD4017（十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器），一個(gè)脈沖差生電路，兩個(gè)74LS163（4位計(jì)數(shù)器），幾個(gè)基本或、與、肺門邏輯器件，一個(gè)555產(chǎn)生多諧振蕩，用來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生秒脈沖?？紤]當(dāng)按門鈴時(shí)，講一個(gè)高電平觸發(fā)輸出到一個(gè)基本R，S鎖存器，用來輸出產(chǎn)生一個(gè)單次脈沖，輸入到CD4017的CLOCK端，輸出YO,Y1,Y2經(jīng)過一個(gè)或門道IC1芯片觸發(fā)門鈴，另CD4017的Y3~Y9經(jīng)過一個(gè)或門在經(jīng)過兩個(gè)非門延遲輸出到IC2芯片觸發(fā)音樂電路，同時(shí)另一路道兩個(gè)74LS163構(gòu)成的20進(jìn)制計(jì)數(shù)器的異步清零端。高4位74LS163進(jìn)位端輸出道CD4017的CLEAR端。兩塊74LS163的LD端全部采用同步指數(shù)清零，CTt，CTp全部置1.即采用同步至數(shù)清零和異步清零結(jié)合使用，當(dāng)?shù)谒拇斡|發(fā)門鈴時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)20秒，20秒內(nèi)若再按門鈴，則直接出發(fā)IC2，同時(shí)清零，重新計(jì)時(shí)20秒，20秒內(nèi)若沒有任何動(dòng)作，則進(jìn)位到CDIEAR端，重新清零CD4017，門鈴重新工作。原理圖略。 分析如上思想，從理論上完全能實(shí)現(xiàn)題目所要求的基本功能。但考慮在實(shí)際上對(duì)于想要嚴(yán)格按照時(shí)序脈沖來控制系統(tǒng)清零，由于延遲性能用基本邏輯器件不好理想的實(shí)現(xiàn)，加之，基本邏輯器件管腳排列多，電路比較復(fù)雜，工作點(diǎn)難與調(diào)整，在冬天容易產(chǎn)生靜電，損壞器件。 方案二：通過一個(gè)電話通話電路和一個(gè)密碼鎖電路組合，使該電路不太復(fù)雜但是有了較齊全的功能，可以語音對(duì)話，錯(cuò)鍵閉鎖和消除錯(cuò)鍵的功能。主人可以當(dāng)著別人的面開門而不至于泄露密碼，保障安全。另外，在室內(nèi)加一個(gè)開關(guān)當(dāng)有人拜訪時(shí)可以直接開門而不需要輸入密碼，簡(jiǎn)單方便。 因此，綜合上述兩種方案，選方案二。 In this doorphone circuit,an 8 ohm speaker is used both as both as a microphone and also an output device.The BC109C stage amplifies in common base mode,giving good voltage gain,whilst providing a low impedance input to match the speaker.Self DC bias is used allowing for variations intransistor current gain.An LM386 is used in non-inverting mode As a power amplifier to boost voltage gain and drive the 8 ohm speaker.The 10k potentiometer acts as the volume control,and overall gain may be adjusted using the 5k preset.The double pole double throw throw switch,reverses the loudspeaker positions,so that one is used to talk and the other to listen.Manually operating the switch(from inside the house) allows two way communication. 運(yùn)算放大器LM386的工作原理及參數(shù) 一：封裝與引腳功能 該電路采用8引線雙列直插封裝，8YF386為我國774廠產(chǎn)品，LM386為美國國半導(dǎo)體公司產(chǎn)品。 二：性能特點(diǎn) 該集成電路由于外接元件少、電源電壓VCC使用范圍寬（VCC=4-12V）、靜態(tài)功耗低（VCC=6V時(shí)為24Mw），因而在便攜式無線電設(shè)備、收音機(jī)、錄音機(jī)、小型放大設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。 當(dāng)1腳和8腳之間開路時(shí)，電壓增益為26DB；若再1腳和8腳之間接阻容串聯(lián)元件，則增益可達(dá)46DB，改變阻容值則增益可在26DB-46DB之間任意選取。電阻值越小增益越大。 參數(shù)名稱 符號(hào) 單位 測(cè)試條件 參考值 電源電壓 Vcc V 4-12 靜態(tài)電流 Icc mA Vcc=6V,Vi=0 4-8 輸出功率 Po mW Vcc=6V,R1=8Ω, THD=10% 325 帶寬 BW KHz Vcc=6V,1腳、8腳斷開 300 總波形失真 THD% Vcc=6V,Rl=8Ω,Po=125mW f=1KHz, 1腳、8腳斷開 0.2 輸入阻抗 Ri KΩ 3.1.3各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì) 1主控制電路 這里的主控電路用一塊集成電路THW8751來完成。TWH8751外引線排列圖如圖4-6-2 所示，真值表如表4-6-1所示。 開鎖及延時(shí)保護(hù)電路 錯(cuò)鍵閉鎖電路 主控制電路 繼電器 錯(cuò)鍵控制 圖4-6-1 編碼鎖電路原理圖 THW8751 c cp 地 Vo Vcc 控制端觸發(fā)器 圖4-6-2 TH8751外引排線說明 表4-6-1 TWH8751真值表 輸入 輸出 C（1腳） 1 0 CP ↓ Vo 0 1 有真值表可以看出，TWH8751當(dāng)控制端C為1時(shí)，CP端由1-0，可觸發(fā)使輸出Vo=0； 當(dāng)C=0時(shí)，無論CP為何狀態(tài)，Vo皆為1。 2開鎖及延時(shí)保護(hù)電路 這里設(shè)置了4個(gè)開鎖鍵，暫定順序?yàn)镾B1，SB2，SB3，SB4，延時(shí)電路選用RC電路，即利用RC的充放電來達(dá)到延時(shí)保持的目的。具體電路見4-6-3所示。 圖4-6-3開鎖及延時(shí)保護(hù)電路 該電路中，當(dāng)SB1鍵按下時(shí)，電容C充電至高電平1，GA1輸出低電平，GA2輸出高電平，并且保持住等待第二鍵（SB2）按下。若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有按下SB2，則C通過R放電，GA1，GA2輸出又恢復(fù)到原狀態(tài)，此時(shí)再按下SB2也不會(huì)使GB1輸出改變了。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按下了SB2鍵，則GB1輸出低電平，GA3輸出為高電平，并保持一段時(shí)間。同理，按下SB3，SB4，最終GB3輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑|發(fā)主控制電路開鎖。 3.錯(cuò)鍵閉鎖及除錯(cuò)控制電路 這里設(shè)了SB5，SB6，SB7，SB8 4個(gè)錯(cuò)鍵閉合開關(guān)，當(dāng)按下SB5-SB8 中的一個(gè)或者幾個(gè)鍵，都可以使主控電路處于閉鎖狀態(tài)。按錯(cuò)鍵SB9為了防止主人按錯(cuò)鍵后無法開鎖而設(shè)置的。就是說，如果主人錯(cuò)按了SB5-SB8中的一個(gè)或幾個(gè)鍵時(shí)，此鎖就被鎖住打不開了，只有按下除錯(cuò)鍵，然后再按正確順序輸入密碼才能將此鎖打開。具體電路如圖4-6-4所示。 圖4-6-4錯(cuò)鍵閉鎖及解除電路 圖4-6-5編碼鎖邏輯電路圖 由圖4-6-4可以看出，當(dāng)按下SB5-SB8中的任何一錯(cuò)鍵，都可以使GB4輸出低電平0，使主控制電路處于封閉狀態(tài)，從而無法開鎖，按下除錯(cuò)鍵SB9后，GB4輸出變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)按動(dòng)SB1-SB4即可解鎖。除錯(cuò)鍵和閉鎖鍵還有一個(gè)功能就是迷惑別人，主任可以擋住別人的面開鎖，而不易被別人識(shí)破密碼。例如，開鎖的順序是B1-SB2-SB3-SB4（此順序可以任意），主任開鎖是卻按下面順序快速按鍵，SB5-SB6-SB1-SB3-SB7-SB8-SB9-SB1-SB2-SB3-SB4，實(shí)際上只有SB9以后有效。開鎖時(shí)，有意加入了錯(cuò)鍵，而用SB9消出了錯(cuò)鍵，最后按正確的順序按下各鍵即可開鎖。 3.2設(shè)計(jì)思想： 當(dāng)有人拜訪時(shí)，可以按呼叫鍵，主任何其通話后按室內(nèi)設(shè)置的開關(guān)就可以將門打開。自己回家時(shí)按順序輸入密碼就可以將門打開。為了不泄露密碼可以故意按錯(cuò)鍵后在按錯(cuò)鍵還原鍵SB9后再輸入正確密碼即可。 4 電路板設(shè)計(jì)： 4.1電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟： 電路原理圖的設(shè)計(jì)是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，他決定了后面的工作進(jìn)展。一般地，設(shè)計(jì)一個(gè)電路原理圖包括：設(shè)置電路圖圖紙大小、規(guī)則電路的總體布局，在圖紙上放置元件，進(jìn)行布局和布線，然后對(duì)各元器件以及布線進(jìn)行調(diào)整，最后保存打印并輸出。 一， 啟動(dòng)protel99se電路原理圖編輯器。必須先啟動(dòng)原理圖編輯器，才能進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖工作。 二， 設(shè)置電路圖紙的大小及版面，進(jìn)行設(shè)計(jì)繪制原理圖根據(jù)原理圖復(fù)雜程度來確定紙張的大小，由于本次設(shè)計(jì)的電路不太復(fù)雜，采用自定義設(shè)置，自定義紙張寬度為1000，高800，X軸和Y軸參考坐標(biāo)分格為4，標(biāo)題欄的設(shè)置可以忽略，也可以隱藏，設(shè)置圖紙的過程實(shí)際是一個(gè)建立工作平面的過程，可以設(shè)置圖紙的大小，方向，網(wǎng)絡(luò)大小及標(biāo)題欄等。 三， 在圖紙放置需要設(shè)計(jì)的元器件，從元件庫里取出所需的元器件放在工作平面上，根據(jù)原器件之間的走線對(duì)元件在工作平面上的位置進(jìn)行調(diào)整，修改，并對(duì)元件的編號(hào)，封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等。本次設(shè)計(jì)各元件的封裝如下： 若元件庫沒有所需的原件，就需要自己創(chuàng)建一個(gè)元件庫。 四， 對(duì)所放置元件進(jìn)行布局和布線。該過程實(shí)際就是一個(gè)畫圖的過程，利 用protel99SE所提供的各種工具，指令進(jìn)行布線，將工作品面的器件用具有電器一樣的導(dǎo)線，符號(hào)，連接起來，構(gòu)成一個(gè)完整的電路原理圖。 五， 對(duì)布局布線的元件進(jìn)行調(diào)整。在這一階段，可以利用protel99所提供的功能對(duì)所繪制的原理圖進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整和修改，以保證原理圖的美觀和正確，包括對(duì)于元件位置的重新調(diào)整，導(dǎo)線位置的刪除，移動(dòng)，更改凸顯的尺寸，屬性及排列等。 六， 保存文檔并且打印輸出，這個(gè)階段是對(duì)設(shè)計(jì)完的原理圖存盤以及輸出打印，這個(gè)過程實(shí)際是對(duì)設(shè)計(jì)的圖形文件輸出的管理過程，是一個(gè)設(shè)置打印參數(shù)和打印輸出的過程。 4.2生成網(wǎng)絡(luò)表 1) 首先執(zhí)行菜單命令Dsing/Create Netlist。 2) 執(zhí)行完命令后會(huì)彈出一格Preferences的選項(xiàng)卡對(duì)話框，然后進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。 對(duì)話框設(shè)置完后，系統(tǒng)將電路的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，然后生成網(wǎng)絡(luò)表，并將其寫入.Net文件，顯示在Protel99的記事本編輯界面中。 原理圖網(wǎng)絡(luò)表的檢查 電路自動(dòng)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表通常會(huì)出現(xiàn)一些問題，此時(shí)就需要人工的修改，修改必須對(duì)照原理圖進(jìn)行以下兩個(gè)方面檢查： 1) 元件描述： 檢查電路中元件的個(gè)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)表中括號(hào)對(duì)數(shù)是否相等。 檢查網(wǎng)絡(luò)表每對(duì)中括號(hào)里是否都包括元件編號(hào)和封裝名。 檢查網(wǎng)絡(luò)表每對(duì)中括號(hào)里的元件編號(hào)和封裝位置。 2) 網(wǎng)絡(luò)表連接描述 檢查電路中網(wǎng)絡(luò)表個(gè)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)表的圓括號(hào)個(gè)數(shù)是否相等。 檢查網(wǎng)絡(luò)表每對(duì)圓括號(hào)第一行是否為網(wǎng)絡(luò)名。 檢查網(wǎng)絡(luò)表每對(duì)圓括號(hào)中的網(wǎng)絡(luò)分支個(gè)數(shù)。 注：網(wǎng)絡(luò)表若有錯(cuò)誤?？梢詮脑韴D修改后再產(chǎn)生一次網(wǎng)絡(luò)表，也可以直接在網(wǎng)絡(luò)表記事本里修改修改網(wǎng)絡(luò)表的錯(cuò)誤。 4.3印制電路板的設(shè)計(jì) 電路板的結(jié)構(gòu)可分為三種：?jiǎn)蚊姘?，雙面板，多層板。 1) 點(diǎn)面板：點(diǎn)面板是一面覆銅，另一面沒有覆銅的點(diǎn)面板，它只可以在覆銅面進(jìn)行布線并放置元件。單面板的成本低，但布線困難，經(jīng)常需要跳線連接不能布通的銅膜線，其設(shè)計(jì)往往比雙面板和多面板困難得多。 2) 雙面板：雙面板包括頂層（Top Layer）和底層（Bottom Layer）倆層，雙面板的雙面都有覆銅，均可布線。雙面板電路比點(diǎn)面板復(fù)雜，但容易布線，設(shè)計(jì)電路板通常使用此結(jié)構(gòu)。 3) 多層板：多層板是包含了多個(gè)工作層面的電路板，除了上面講到的頂層，底層外，還包括中間層，內(nèi)部電源/接地層等。因此多層板的應(yīng)用越來越廣泛。多層板包括三層或三層以上的板子。 此次設(shè)計(jì)的電路比較實(shí)用，為了節(jié)約成本，因此用單面板來制作。 六 、 進(jìn)行最后的調(diào)整與檢查，并設(shè)置滴淚與定位孔，由于電路的頻率比較高，為了克制高頻效益，要對(duì)電路板進(jìn)行覆銅。最后結(jié)果如下圖所示。 5電路板制作中的現(xiàn)象記錄和錯(cuò)誤分析 5.1設(shè)計(jì)制作過程中遇到的困難 實(shí)物制作難度較大，而且在實(shí)際制作過程中會(huì)遇到許多意想不到的困難，部分元件很難購買得到，設(shè)計(jì)操作圖紙不熟練，對(duì)protel99應(yīng)用不熟，畫電路圖的時(shí)候有很多難以兼顧的方面，設(shè)計(jì)不合理等。但是，經(jīng)過我們的努力，大部分問題都得到了圓滿的解決。 6 結(jié)束語 6.1 對(duì)設(shè)計(jì)題目的結(jié)論性意見此設(shè)計(jì)不是很難，用幾個(gè)比較熟悉的電路就可以實(shí)現(xiàn)基本功能，電路的邏輯結(jié)構(gòu)也不是很復(fù)雜，但考慮到要實(shí)現(xiàn)一些拓展功能，用集成電路元件就顯得有點(diǎn)不足，主要是不好完全實(shí)現(xiàn)脈沖時(shí)需控制。故考慮用硬件實(shí)現(xiàn)，這樣，只需要一塊芯片就可以實(shí)現(xiàn)控制部分，秒脈沖也好實(shí)現(xiàn)，即控制部分是由數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的，硬件主要實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展。這樣可以將精力放在程序控制上，因?yàn)殡娐奋浖糠植惶珡?fù)雜。在上述思想指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)起來果然是數(shù)字電路的程序控制上，主要表現(xiàn)程序的固化問題上，開始考慮固化器的問題，但實(shí)際上的原因很多，經(jīng)過示波器檢測(cè)，萬用表測(cè)量，最終發(fā)現(xiàn)了所有的問題并得到解決，還是從中學(xué)到了很多東西。 另外，學(xué)校周邊市場(chǎng)買不到9013芯片，也考慮用其他芯片來代替，雖然能更好的實(shí)現(xiàn)所需功能，但卻是電路部分變得復(fù)雜，因此采用網(wǎng)購的方式購得門鈴芯片，由于沒有自動(dòng)回復(fù)話語內(nèi)的語言芯片，就只能 用一個(gè)聲音較小的芯片來模擬恢復(fù)功能。 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過了幾周的奮戰(zhàn)，我的畢設(shè)終于完成了，在沒有做畢設(shè)以前，覺得畢設(shè)只是對(duì)這幾年來所學(xué)的知識(shí)的單純總結(jié)，但通過此次畢設(shè)的完成，我發(fā)現(xiàn)自己的看法太片面，畢設(shè)不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)。也是對(duì)自己能力的進(jìn)一步提高。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)還是比較欠缺，自己與需要學(xué)習(xí)的東西好有很多。 在此次畢設(shè)中也是我的同學(xué)關(guān)系更近了一步，同學(xué)之間相互幫助有什么不懂的大家在一起磋商，聽聽不同的看法使我們更好的了解知識(shí)，所以在這里我非常感謝我的同學(xué)。總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多。此外，還得到了一個(gè)結(jié)論：只是必須經(jīng)過實(shí)踐才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。有些東西以為學(xué)會(huì)了，但到真正用時(shí)才感覺是兩碼事。在設(shè)計(jì)中我查閱了很多相關(guān)的資料，與銅須交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教。是自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛。在比設(shè)計(jì)中我懂得了很多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了自己工作能力的自信心，相信對(duì)以后的學(xué)習(xí)工作都會(huì)有積極的影響。 6.2 總體設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì) 我在這次畢設(shè)中做的課題是《簡(jiǎn)易門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》 ，經(jīng)過了幾個(gè)月的努力，在指導(dǎo)老師烑四改老師的精心指導(dǎo)下，還有同組人員的相互幫助，使得設(shè)計(jì)得以順利的完成。隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)普及到我們的生活、工作、科研等各個(gè)領(lǐng)域?！伴T鈴（Doorbell）”的作用顧名思義就是提醒主人開門，古代人在自家的大門上裝有門環(huán)，叫門的人可以叩擊門環(huán)從而發(fā)出較大的聲音，有現(xiàn)代門鈴的作用，而近代門鈴多為電子廠品。最常見的是電子門鈴，一般放置兩節(jié)5號(hào)電池在里面，門外的觸發(fā)按鈕被人按動(dòng)后，門內(nèi)的門鈴就嘀嘟地響幾聲。也有的是由IC片播放一段電子音樂的。后來發(fā)展到客人可以與樓上主任進(jìn)行對(duì)話，有些高級(jí)公寓的門鈴，不但可以叫門對(duì)話，還可以通過攝像頭讓家中的主人在屏幕上看到遠(yuǎn)在門外樓下的來客?！伴T鈴”在生活中所起的作用越來越不容忽視。 在本次設(shè)計(jì)及論文答辯的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，給我的感覺就是很難，很不順手，看似很簡(jiǎn)單的電路，要?jiǎng)邮职阉o設(shè)計(jì)出來，是很難的一件事，主要原因是我們沒有經(jīng)常動(dòng)手設(shè)計(jì)過電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我們要學(xué)會(huì)把從書本中學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際的電路聯(lián)系起來，這不論是對(duì)我們以后的就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會(huì)起到很大的促進(jìn)和幫助，我相信，通過這次的課程設(shè)計(jì)，在下一階段的學(xué)習(xí)中我會(huì)更加努力，力爭(zhēng)把這門課學(xué)好，學(xué)精。 同時(shí)，通過本次課程設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)，也是我們把理論與實(shí)踐從真正意義上相結(jié)合起來；考研了我們借助互聯(lián)網(wǎng)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，和組織材料的綜合能力；也使我在口述和語言表達(dá)方面得到了鍛煉。從中可以自我測(cè)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的學(xué)習(xí)中得以改進(jìn)、提高；通過使用電路CAD軟件Protel 99 se，也讓我們了解到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的智能化，有利于提高工作效率。 經(jīng)過本次設(shè)計(jì)使我對(duì)大學(xué)三年期間所學(xué)習(xí)到的知識(shí)得以進(jìn)一步的時(shí)間，這將對(duì)我走出校園走上工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 7. 元器件清單： 電阻 R 270K 1個(gè) 27K 1個(gè) 可調(diào)電阻 10K 1個(gè) 5K 1個(gè) 100K 0.125W 4個(gè) 1M 0.125W 1個(gè) 1K 0.125W 4個(gè) 680 O 0.125W 1個(gè) 電解電容C 47uF 100uF 1個(gè) 200uF 1個(gè) 10uF 6個(gè) 瓷片電容 1000pF 二極管 1N4001 1個(gè) 三極管 NPN BC109C 1個(gè) 雙刀雙擲開關(guān) DPDT 1個(gè) 揚(yáng)聲器 8 O 2個(gè) 運(yùn)算放大器 LM368 1個(gè) TWH8751 1個(gè) 繼電器 直流12V 1個(gè) 六反相器 CD4069 1個(gè) 四二輸入與非門 CD4011 1個(gè) 8 外文資料 An understanding of the technology that provides the construction of computers is an important component of computer science. The underlying principles of the application of this technology are electrical circuits and Boolean algebra. These principles have been used with a number of different technology-types over the past 40 years to produce computers. The first technology-types used to produce a computer, in the 20th century, was vacuum-tube technology. A significant number of computers were produced using this technology, which were designed and manufactured in the mid 1940’s and the early 1950’s. The success of the transistor and advances in soil-state physics provided the foundation for another new technology, integrated circuits, IC’s. These were circuits on signal chips with up to ten components on them, small-scale integrated (SSI). Since that time the number of components on IC’s, integrated circuits, has approximately doubled every year. In 1965 ICs with up to 100 gates , medium scale integration (MSI), were being produced. In 1971 large-scale integration (LSI)was used to put thousands of gates on a chip. Currently, Hewlett-Packard, AT&T and other major manufacturers are using very large-scale integration, VLSI，to pack hundreds-of-thousands of components on a signal chip. Integrated circuits have a number of advantage, the close proximity of devices results in high speeds, they require minimal power, they are more reliable, and in general, reduce the complexity of a circuit. There is a practical limit to the reliability and size reduction that can be achieved through the use of miniature discrete components in high-density packages. While such components might be more reliable than conventional components, their increased has not been sufficiently great to compensate for the loss of reliability brought about by the large number of integrated circuits. Sharp size and weight reductions are possible with these techniques; and more importantly, high reliability, excellent functional performance; low cost, and low power dissipation can be achieved. The integrated circuits have found immediate application in computers and other digital systems. These are typical of systems which are called upon to do larger, more complex tasks much faster than ever before. Digital systems, in particular, have increased tremendously in size and complexity, and it their miniaturization is urgently needed. The special problems of aeronautics make the miniaturization of electronic equipment increasingly necessary. For example, in a jet aircraft, each pound of equipment over the basic payload requires more than 7 1b of increased gross weight. It is said that a missile must carry 40 1b of fuel for each pound of payload. The ratio of the gross weight of a missile to the weight of this electronic equipment, together with an increase in reliability, spacecraft can now be directed by miniaturized densely packaged electronic equipment. Indeed, this is a fertile field for the application of reliable circuits. It is reasonable to expect that the trend toward miniaturization in these areas will accelerate rapidly. 9 中文翻譯 對(duì)為組建計(jì)算機(jī)提供基礎(chǔ)的技術(shù)的認(rèn)識(shí)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要的組成部分。對(duì)這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的基本原理是電路和布爾代數(shù)。這些原理同其他大量不同的技術(shù)類型一起，被應(yīng)用于過去40年的計(jì)算機(jī)生產(chǎn)。 在20世紀(jì)運(yùn)用于計(jì)算機(jī)制造的第一個(gè)技術(shù)類型是真空管技術(shù)。這種技術(shù)設(shè)計(jì)、制造與20世紀(jì)40年代中期和50年代初期，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)制造出了一大批計(jì)算機(jī)。 1947年，晶體管的發(fā)明使得電子技術(shù)往前跨出了一大步。貝爾實(shí)驗(yàn)室的三位科學(xué)家發(fā)明了這項(xiàng)速度快、體積小、更加可靠，并且比真空管大大節(jié)能的新技術(shù)。晶體管技術(shù)使得快速、小巧并且廉價(jià)的計(jì)算機(jī)在20世紀(jì)50年代和60年代之間被制造出來。 晶體管技術(shù)的成功和固態(tài)物理的進(jìn)步為另一項(xiàng)新技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，那就是集成電路，也就是IC。其實(shí)就是在一塊單獨(dú)的芯片上安裝了有十來個(gè)組建構(gòu)成的電路，即小型集成電路（SSI）。從那以后，集成電路上組件的數(shù)量就以每年翻一番的速度遞增。1965年，具有100多個(gè)元件的中型集成電路（MSI）被制造出來。1971年，在一塊芯片上繼承了上千個(gè)組件的大規(guī)模集成電路（LSI）問世。目前，惠普、AT&T和其他的大中型制造廠家開始制造超大規(guī)模的集成電路（VLSI）。集成電路有著許多優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)首先還是表現(xiàn)在他的高速度、低耗能以及更可靠上，而且總體上降低了電路的復(fù)雜程度。 利用高密度封裝小型化分立元件所能達(dá)到的可靠性及尺寸的縮小是有實(shí)際限制的。盡管這種元件的可靠性可以比普通元件搞，但其提高的程度并不能足以補(bǔ)償由于元件間必要的連接所引起的可靠性的降低，由于集成電路具有廣泛應(yīng)用的趨勢(shì)。利用這項(xiàng)技術(shù)，完全可能實(shí)現(xiàn)尺寸縮小和重量減輕；更重要的是，能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性、良好的工作性能、低成本和低功耗。 集成電路以及直接應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字系統(tǒng)內(nèi)。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是：能比以前快得多的完成更大量、更復(fù)雜的工作。特別是在數(shù)字系統(tǒng)中，體積和復(fù)雜程度劇增，所以這種系統(tǒng)急需小型化。 航空方面的特殊問題是電子設(shè)備的小型化日益必要。例如，在噴氣式飛機(jī)中，設(shè)備重量沒超過基本有用載荷一磅，則其毛重就需要增加7磅。據(jù)悉，或就必須為每磅有用載荷攜帶40磅燃料。就現(xiàn)今使用的火箭而言，火箭毛重于其他衛(wèi)星重量的比率大于1000：1。減輕這類電子設(shè)備的重量以及提高其可靠性已成為極其重要的問題。小型密集封裝電子設(shè)備就能夠直接用來完成噴氣式飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、和宇宙飛船上的很多控制功能。這確定是應(yīng)用可靠集成電路的良好領(lǐng)域，有理由預(yù)料，這些領(lǐng)域小型化趨勢(shì)將進(jìn)一步加速。 10 致謝 本篇論文雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個(gè)人智慧的產(chǎn)品，沒有導(dǎo)師的指引和贈(zèng)予，沒有父母和朋友的幫助和支持，我在大學(xué)的學(xué)術(shù)成長肯定會(huì)大打折扣。當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個(gè)字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達(dá)終點(diǎn)的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。我首先要感謝我的導(dǎo)師姚四改老師，對(duì)我的構(gòu)思以及論文的內(nèi)容不厭其煩的進(jìn)行多次指導(dǎo)和悉心指點(diǎn)，使我在完成論文的同時(shí)也深受啟發(fā)和教育。在設(shè)計(jì)過程中還得到了周圍許多同學(xué)和老師的幫助，以使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利地完成，在此表示誠摯的謝意。 再次由衷感謝答辯組的各位老師對(duì)我的指導(dǎo)和教誨，我也在努力的積蓄著力量，盡自己的微薄之力回報(bào)母校的培育之情，爭(zhēng)取使自己的人生對(duì)社會(huì)產(chǎn)生些許積極地價(jià)值！