当计数达到300时,二输入与非门的输入端都为1,与非之后到了前两个74LS160的清零端,实现清零功能 3、模块整体的功能
在时钟信号发生器的作用下74LS160开始计数。为了实现5分钟的时间计时功能,我将三个74LS160计数器进行级联实现300进制计数器。并在输出端口接上二输入与非门,当计数达到300后与非门输出低电平使前两个计数器进行清零。这样就可以保证计数到达300时停止并且保持。 4、仿真图
图4-3-2(在有按键信息按下后开始计数)
(四)报警电路 1、整体电路
在这个模块中用到了蜂鸣器、三极管、非门、或门。由他们一起组成了图4-4-1的报警电路,实现了由开关A控制的报警电路。
图4-4-1(报警电路模块)
2、所用到器件的功能 1)蜂鸣器
当时间达到5分钟时会产生信号使蜂鸣器作用,起到报警提示作用 2)或门
或门的输出端接到了第三个计数器的清零端,也就是当计时达到300时,或门的一个输入端会输入低电平,并且将按键A按下时另外一个或门的输入端变为低电平,这样就实现了高位(第三个)74LS160计数器清零,同时应为高位计数器的清零蜂鸣器将不会作用。 3、模块的整体功能
当操作时间到达5分钟时,二输入与非门输出为0,与此同时蜂鸣器的下端口变为低电平,这时蜂鸣器开始作用。为了解除报警,安置了报警解除按键A键。在报警开始的同时(此时图中或门的一个输入端已经为低电平),按下A键高位的74LS160计数器将会清零。在计数器清零的同时,二输入与非门输出端也会变成高电平,从而蜂鸣器的下端口也会是高电平。这样实现了5分钟报警和报警的解除。
(五)开锁电路 1、整体电路
在这个模块中我用到了移位寄存器74LS194,计数器74LS160,锁存器74LS273。由他们和一些逻辑门的结合实现了图4-5-1的开锁电路。
图4-5-1(开锁电路模块) 2、所用器件的功能 1)移位寄存器74LS194
移位寄存器的时钟信号由比较器输出的信号控制,当有一个比较器比较之后时输入一个四输入或门会产生一个电平信号来确定移位寄存器的使能端使能。通过这个移位寄存器我们可以判断出比较后的正确的信号有几个。 2)计数器74LS160
计数器在这个模块中起到对按键信号计数,对上边的移位寄存器进行清零的功能。这个计数器的时钟端由按键信号和确定键来给予。当按键信息按下4次之后(密码信息不对的情况下)再按下确定键会使移位寄存器和计数器同时清零。但是当所输入的密码是正确的移位寄存器不进行清零。 3)锁存器74LS273
锁存器在这个模块中是对确定键S的信号和以移位寄存器输出作为输入的四输入与门作为锁存的对象。时钟端由确定键S提供。当密码正确并且按下确定键后指示灯会亮,与此同时计数器和移位寄存器清零端使能。 (六)门铃电路 1、整体电路
在这个电路中我用到了会产生500Hz蜂鸣信号的蜂鸣器。图4-6-1为总电路中的门铃电路。
图4-6-1(门铃电路模块)
2、模块的整体功能
当按下门铃按键时会使蜂鸣器作用,并且当门铃键按下时会使各个芯片的清零端使能,也就是说在门铃按键按下时其他的器件都不起作用。
五、总体设计电路图
(一)总体电路图
图5-1-1 (二)电路的总体工作情况。
1、首先我们要确定我们的预设密码,在四个比较器的下边的四个端口控制高低电平来确定我们的预设密码。在上述电路图中预设的密码为1、2、3、4(有顺序要求)。
2、当我们按下输入密码的1到9九个按键,这个9个十进制数由译码器译码变成4为二进制数,再经过非门进入比较器的四个输入端口。当有按键按下时会有按键信号使移位寄存器使能,移位变成0001。再由译码器译码,译码的信息作
为比较器的使能信号。也就是在按下第一个按键时第一个比较器使能,比较预设值于输入信号;在按下第二个信号时使第二个比较器使能,比较第二个比较器的预设值与输入值。第三、第四个按键按下时会产生相同的作用。这样就有了时序关系,不会产生同时比较,比较混乱的情况。
3、比较器比较后输出的信号通过一个四输入或门,当有一个比较器的输出端有高电平时(输入信号与预设密码相同)在这个四输入或门的输出端口会产生一个高电平信号。四输入或门的输出端连接到移位寄存器的时钟端,这样只要有一个比较正确的信号就会让移位寄存器右移进入一个1。当这四个信号都正确时,移位寄存器所接的四输入与门就会产生一个高电平信号。再按下确定键后会使锁存器锁存住高电平信号。同时起到清零作用的计数器74LS194会将移位寄存器清零。 4、当有按键按下后就会给计时器一个信号,使其计数。当到了5分钟时还没有输入正确的密码也没有按下门铃按键,就产生报警信号(即1000Hz蜂鸣器作用)。当按下报警复位按键后蜂鸣器不作用,并且所有模块的数据输出端清零。
5、按下门铃按键会使500Hz蜂鸣器作用,并且使各个模块的输出端清零,计数模块清零,并且不进行计数 (三)模块之间的连接
1、按键编码电路和控制电路之间的连接
两个模块之间加了一个四输入与非门,这个与非门是按键探测的元件,当有一个按键按下时四输入与非门会产生一个电平的变化,让输出端的移位寄存器右移进入一个1。
2、按键编码电路、计时电路、报警电路三者之间的连接
按键编码电路所产生的按键信号作为计时电路的开始信号,当有一个按键按下后计时电路就开始计时。这是通过控制时钟信号产生器来实现的。 计时电路计时到达5分钟时,在最后一个计数器74LS160输出端接上的与门会产生一个高电平信号,使蜂鸣器起作用。 3、控制电路与开锁电路之间的连接
在这两个模块之间用了一个移位寄存器连接,当比较器比较出正确的信号输入到移位寄存器时就会产生一个移位时钟信号。若四位密码都正确就会产生四个移位信号。再由确定按键按下就是使输入的密码输出,观察输入的密码是否正确。 4、门铃电路、控制电路和计时电路三者之间的连接
门铃电路的按键信号直接与控制电路中的移位寄存器相连,只要有门铃按键按下就会起到清零作用。
门铃电路的按键信号与计时电路的三个计数器的置数端相连,只要有门铃按键的信息就置数。 (四)功能仿真结果
1、当有一个按键按下时计时电路开始计时(如图5-4-1所示),并且每有一个按键按下时在控制电路的移位寄存器处都会有一个1移入