门铃报警器电路设计

2021年2月9日发(作者：local)

题目：门铃报警器电路设计

系（部）

机电工程系

专

业

电气自动化

班

级

10

级

2

班

学

生

***

学号

*********

指导教师

***

职称

单

位

********

学院

设计提交日期

年

月

日

设计答辩日期

年

月

日

答辩委员会主席

设计评阅人

系（部）

********

学院毕业论文

门铃报警器电路设计

摘要

目前

，民户住宅多数门口都设有门铃

，有人按门铃时

，主人往往要观察< /p>

是熟客还是陌生人后才决定是否应该开门

，不是很方便。

而本电路设计实现了一种密码门铃兼报警器

< br>，只有熟悉密码的人在限定时

间内才能使门铃工作

，乱按门铃按键则会报警

；无人在家 ，强行撬门入室，同

样会报警。

因此它对熟人是门铃

，对陌生人则是报警器。

本电路还设有自动停报和强制停报功能

，给使用者提供更大的方便。

关键词：

密码门铃、报警、双重功能、电路设计、串行输入、系统复 位电路

I

目

录

1

设计方案

....................... .................................................. ................................................. 1

1.1

设计内容及要求

...... .................................................. ............................................... 1

1.1.1

设计指标

.

.................................. .................................................. ....................... 1

1.1.2

原理框图

.

.................................. .................................................. ....................... 1

2

系统具体设计及参数计算

................ .................................................. ............................ 2

2.1

设计思路

......... .................................................. .................................................. ...... 2

2.2

各模块详细设计

...... .................................................. ............................................... 2

2.2.1

数据比较和原始密码输 入模块

.

............ .................................................. ......... 2

2.2.2

串行输入模块

< p>
.

................................ .................................................. ................. 4

2.2.3

时钟模块

.

.................................. .................................................. ....................... 5

2.2.4

计时模块

.

.................................. .................................................. ....................... 6

2.2.5

门铃模块

.

.................................. .................................................. ....................... 7

2.2.6

报警模块

.

.................................. .................................................. ....................... 8

2.2.7

声响模块

.

.................................. .................................................. ....................... 9

2.2.8

按键去抖模块

< p>
.

................................ .................................................. ................. 9

2.2.9

系统复位电路

< p>
.

................................ .................................................. ............... 10

2.3

总电路图

......... .................................................. .................................................. .... 10

2.4

元器件清单

........ .................................................. .................................................. . 11

3

电路仿真

....................... .................................................. ............................................... 12

3.1

密码输入模块仿真

..... .................................................. .......................................... 12

3.2

门铃模块仿真

....... .................................................. ................................................ 12

3.3

报警模块仿真

....... .................................................. ................................................ 13

3.4

计时电路仿真

....... .................................................. ................................................ 13

3.5

总仿真电路图

....... .................................................. ................................................ 14

4

总结

......................... .................................................. .................................................. ... 15

致谢

....... .................................................. .................................................. ......................... 16

参考文献

....................... .................................................. .................................................. . 17

II

1

设计方案

利用数字电路的理论和知识进行设计，

设计一个电子锁，密码为

8

位二进制代码，当开锁

< p>
输入码与密码一致时，锁被打开，当开锁输入码与密码不一致时，则报警。

1.1

设计内容及要求

1.1.1

设计指标

·设计一个电子锁，其密码为

8

位二进制代码，开锁指 令为串行输入码。

·开锁输入码与密码一致时，锁被打开。

·当开锁输入码与密码不一致时，则报警。报警时间持续

15

秒，停

3

秒后再出

现。

·报警器可以兼作门铃使用，门铃时间为

10

秒。

·设置一个系统复位开关，所有的时间数据用数码管显示出来。

1.1.2

原理框图

原始

密码

比

较

模

串行输

入模块

块

计时

模块

扫描

电路

数码管

图

1

原理框图

声响

模块

扬声器

1

2

系统具体设计及参数计算

2.1

设计思路

1

、数据比较模块。数据比较模块是电子锁的核心部分。由于是八位数据比较，所以 采用两

片

7485

（四位数字比较器） 级联方式。用高

4

位的芯片的输出端（

YA=YB,YAYB

）控制门

铃和报警电路。

2

、原始密码输入模块。由八个波段 开关构成，表示每一位的数据，分别接到高位

7485

和低

位

7485

上。另一端接

< br>5V

电源，当按键接通时表示“

1

”，当案件未接通时，表示“

0

”。

3

、串行密码输入模块。采用两片

74 194

（四位双向通用移位寄存器）级联成八位数据输入

模块， 分别接到数据比较模块的高四位和低四位。具体输入电路见下文分析。

4

、时钟模块。计时模块用来产生标准的秒脉冲给电路提供时序。可采用

555

定时器构成多

谐振荡器，也可以使用< /p>

8051

单片机定时器产生标准方波。在电路仿真时采用软件自带 的电压信

号产生器。

5

、

计时模块。

采用两片

74 290

（二

五分频十进制计数器）

级联方式构成十进制、

可显示

0-99

计时模块。

芯片输出

BCD

码，

由

7448

（

< p>
BCD-7

段译码器

内部 上拉输出驱动）

驱动两个数码管

（共

阴 极）。

6

、显示模块。时间显示采用 两个

7

段共阴极数码管。

< p>
7

、门铃模块。采用单稳态触发器。可以用

555

定时器构成，也可以用集成芯片构成。我采

用集成芯片

74123

（单稳态多谐振荡器）。

8

、报警模块。采用多谐振荡器，周期

18

秒，占空比

63%

。由

555

定时器构成。

9

、声响模块。采用直流驱动蜂鸣器。由门铃模块和报警模块驱动。

10

、复位开关。若各模块的芯片有清零端

使能端，则接到一起，设计一个复位开关控制。

若没有，则将其 接地端串联到一个复位开关。

11

、 按键去抖。采用美信公司的

MAX6818

开关去抖器。

2.2

各模块详细设计

2.2.1

数据比较和原始密码输入模块

1

、器件选择

2

采用两片

7485

（四位数字比较器）

级联方式。

用高

4

位的芯片的输出

（

YA=YB,YAYB

）

控制门 铃和报警电路。其引脚图和功能表如图

2

和表

< br>1

所示。

图

2 7485

引脚图

表

1 7485

功能表

2

、电路设计

3

图

3

数据比较模和原始密码输入模块电路图

如图

3

所示 两片

7485

级联成八位数据比较模块，

左边为低四位，

右边为高四位。

P

口 由

5V

VCC

经编码开关接入，设定 原始密码。

Q

口由串行数据输入模块接入。高位芯片

< p>
5

、

6

、

7

引脚输出电

平表示开锁密码是否正确。若正确，则< /p>

6

脚为高，另两脚为低。若不正确，则

5

脚或

7

脚为高，

六脚为低。

5

、

7

< br>脚通过或门电路（

7432

）接报警模块。

6

脚接门铃模块。

2.2.2

串行输入模块

1

、器件选择

采用两片

74194

（四位双向通用移位寄存器）级联成八位 数据输入模块。其引脚图和功能表

如图

4

和表

2

所示

___

S

0

×

0

0

1

S

p

×

0

1

0

c

功能

×

×

↑

↑

清零

保持

右移

左移

并行输入

C

R

1

0

1

1

1

图

4

表

2 74194

功能表

2

、电路设计

74194

引

脚

图

< br>

1

1

1

↑

4

图

5

串行输入模块电路图

如图

5

所示，两片

7449

构成八位串行输入并行输出模块，左侧为低位，右侧为高位。采用

功能表第三行（右移）模式。输入密码时，按下

[START]

按键，使模块由清零进入工作状态。单

刀双掷开关决定模块输入“

1

”或“

0

”。按下

[PUT

IN]

轻触开关时，两芯片获得同步脉冲 ，此时

所有数据向高位移动一位。低位的输出端

QD

< p>
连接高位的输入端

SR

，完成由低位向高位的数据 传

送。两芯片的输出端分别接到数据比较模块的低位和高位。

【注】由于实际应用中开关存在抖动现象，这里仅做原理阐述 ，并没有加入去抖电路，加入

去抖电路后的电路见总电路图。

2.2.3

时钟模块

1

、电路设计

图

6

时钟模块电路图

5

如图

6

所示，由

555

定时器构成多谐振荡器，

OUT

为输出端，为计时模块产生 秒脉冲。该电

路产生周期为

1Hz

，占 空比为

53%

的波形。

计算公式为：

高电平持续时间

T1=0.7(R1+R2)C1

。

低电平持续时间

T2=0.7R2C1

。

2.2.4

计时模块

1

、器件选择

采用两片

74290

（二

< p>
五分频十进制计数器）级联方式构成十进制、可显示

0-99

计时模块。

芯片输出

BCD

码，由

7448

（

BCD-7

段译码器

内部上拉输出驱动）驱动两个数码管（ 共阴极）。

74290

引脚图如图

7< /p>

所示，

7448

引脚图如图

8

所示，

74290

功能表 如表

3

所示。

图

7 74290

引脚图

图

8 7448

引脚图

2

、电路设计

表

3

74290

功能表

6

发器。

T=RC

2.2.5

门铃模块

件仿真，阻值大约

280

Ω

。 数码管

K

端接地。

电路设计

稳态时间计算公式：

图

9

计时模块电路图

< br>为内部上拉高效译码输出，用来驱动共阴极数码管。使用时需要串联保护电阻，经

Multisim

软

如图

9

< p>
所示，该电路为十进制、

0~99

显示电路。左侧 为十位，右侧为个位。

74290

A

端为脉

冲输入，低位的

QD

接到高位的

A

，完成十进制进位。输出

BCD

码进入

7448

数码管译码器。

< p>
7448

当输入密码一致时，

系统开锁，

并触发门铃模块。

门铃模块采用由

555

电路构成的单稳态触

7