摘要

密碼鎖是一種常見(jiàn)的安全設(shè)備，它通過(guò)輸入正確的密碼來(lái)解鎖。本文以基于51單片機(jī)的密碼鎖設(shè)計(jì)為中心，從硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)和安全性等四個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、硬件設(shè)計(jì)

在基于51單片機(jī)的密碼鎖設(shè)計(jì)中，硬件部分主要包括鍵盤模塊、液晶顯示屏模塊和電路板等。首先，我們需要選擇合適的鍵盤模塊，并與51單片機(jī)進(jìn)行連接；其次，在電路板上布置好各個(gè)元器件，并根據(jù)需求添加其他功能模塊；最后，將液晶顯示屏與51單片機(jī)相連，并確保正常工作。

在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮到電路穩(wěn)定性、可靠性和擴(kuò)展性等因素。同時(shí)還需要注意功耗控制和防止干擾等問(wèn)題。

二、軟件設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)的密碼鎖軟件部分主要包括輸入檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理和輸出控制三個(gè)方面。首先，在輸入檢測(cè)方面，我們需要對(duì)鍵盤輸入進(jìn)行掃描并判斷是否按下了正確的按鍵；其次，在數(shù)據(jù)處理方面，我們需要將輸入的密碼與預(yù)設(shè)的密碼進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理；最后，在輸出控制方面，我們需要通過(guò)液晶顯示屏等方式將解鎖結(jié)果反饋給用戶。

在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮到代碼效率、可讀性和可維護(hù)性等因素。同時(shí)還需要注意異常情況處理和錯(cuò)誤提示等問(wèn)題。

三、功能實(shí)現(xiàn)

基于51單片機(jī)的密碼鎖可以實(shí)現(xiàn)多種功能，如設(shè)置密碼、修改密碼、開(kāi)鎖和報(bào)警等。首先，在設(shè)置密碼方面，用戶可以通過(guò)按鍵輸入新的密碼，并將其保存在存儲(chǔ)器中；其次，在修改密碼方面，用戶可以按照一定流程輸入舊的密碼并驗(yàn)證成功后再輸入新的密碼；最后，在開(kāi)鎖和報(bào)警方面，當(dāng)用戶輸入正確的解鎖碼時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)解除鎖定狀態(tài)并發(fā)出解鎖提示音。

功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需考慮到操作流程合理性、界面友好性和響應(yīng)速度等因素。同時(shí)還需注意數(shù)據(jù)安全保護(hù)和防止非法操作等問(wèn)題。

四、安全性

基于51單片機(jī)的密碼鎖設(shè)計(jì)要確保系統(tǒng)具有較高水平的安全性。首先，在物理層面上，我們可以采用加密芯片或防拆裝置等措施來(lái)增加密碼鎖的安全性；其次，在軟件層面上，我們可以采用哈希算法和隨機(jī)數(shù)生成等技術(shù)來(lái)提高密碼的安全性；最后，在用戶層面上，我們可以要求用戶定期更換密碼，并設(shè)置復(fù)雜度要求。

在安全性設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮到攻擊手段多樣化、防護(hù)措施完備性和系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素。同時(shí)還需注意數(shù)據(jù)加密和防止破解等問(wèn)題。

五、總結(jié)

基于51單片機(jī)的密碼鎖設(shè)計(jì)具有硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、軟件設(shè)計(jì)靈活、功能實(shí)現(xiàn)豐富和安全性較高等特點(diǎn)。通過(guò)合理的硬件與軟件配合，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定可靠且功能強(qiáng)大的密碼鎖系統(tǒng)。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中仍需要不斷改進(jìn)與完善，以滿足不同場(chǎng)景下對(duì)密碼鎖系統(tǒng)的需求。希望本文能夠?yàn)榛?1單片機(jī)的密碼鎖設(shè)計(jì)提供一些參考與啟示。

請(qǐng)問(wèn)怎樣去設(shè)計(jì)一種基于51單片機(jī)的密碼鎖?

本次的項(xiàng)目是基于51單片機(jī)的密碼鎖，適合用來(lái)作為課程設(shè)計(jì)

主要實(shí)現(xiàn)了：密碼鎖功能，通過(guò)矩陣按鍵輸入密碼，輸入范圍為0-F，共有四位;同時(shí)，也可以使用更改按鍵更改密碼，在更改時(shí)需要輸入原密碼來(lái)進(jìn)入更改模式，四位密碼顯示H標(biāo)識(shí)，成功修改后，紅綠指示燈會(huì)同時(shí)閃爍;在輸入密碼正確后，綠色指示燈點(diǎn)亮，舵機(jī)啟動(dòng)，模擬密碼鎖的打開(kāi)過(guò)程;錯(cuò)誤時(shí)則會(huì)紅色指示燈亮起。

本項(xiàng)目的優(yōu)點(diǎn)在于加入了舵機(jī)來(lái)仿真密碼鎖的開(kāi)關(guān)，這就意味著這不是個(gè)單純的仿真了，至少是在PCB打樣焊接后，這是個(gè)可以使用的東西，而不是現(xiàn)在網(wǎng)上那些沒(méi)法出東西的虛擬仿真!!

同時(shí)，這次的設(shè)計(jì)還加入了AT24C02，這是個(gè)IIC接口的EEPROM器件，通過(guò)這個(gè)內(nèi)存芯片，我們就可以儲(chǔ)存密碼，這樣就可以實(shí)現(xiàn)每次上電后，自動(dòng)加載修改過(guò)后的密碼。但是!!!由于Proteus的破解問(wèn)題，在A版的仿真中，寫入內(nèi)存無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但是實(shí)際在實(shí)物中可以實(shí)現(xiàn)，B版不包含掉電寫入功能，初始密碼均為1121。

本項(xiàng)目的文件夾里包含了兩個(gè)版本的PCB，可以直接打樣來(lái)制作實(shí)物

注意!!在PCB中有兩個(gè)貼片電阻，這兩個(gè)電阻的作用是防止舵機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N的電流傳感引腳直接接地，可以選擇焊接0歐電阻，或者是選擇使用一根飛線連接，但是不可以不焊接。相關(guān)文章解析：AD原理圖編譯ERROR：GND contains Output Pin and Power Pin objects

B版的設(shè)計(jì)也帶有PCB，也是需要這兩個(gè)電阻，不同點(diǎn)就在于不帶有內(nèi)存芯片，這對(duì)于一些要求較低的課設(shè)來(lái)說(shuō)，可以有效的降低成本和難度，便于貼合實(shí)際設(shè)計(jì)能力。

部分代碼如下所示：

void main() //主函數(shù){ uchar i; uchar x;//存放內(nèi)存讀取的標(biāo)識(shí) uint temp1，temp2; EA=1; EX0=1; IT0=1; x=At24c02Read(1); if(x==3) { temp1=At24c02Read(4); temp2=At24c02Read(7); password[0]=smgduan[(temp1/10)]; password[1]=smgduan[(temp1%10)]; password[2]=smgduan[(temp2/10)]; password[3]=smgduan[(temp2%10)]; } while(1) { if((time==0)&&(state!=1)) //初始化狀態(tài) { LED_Green=1; LED_Red=1; for(i=0;i《4;i++) { disp=0xbf; //寫入橫杠 } } keys_scan(); //掃描有無(wú)按鍵按下 }} 本設(shè)計(jì)包含：Proteus仿真原理圖、仿真設(shè)計(jì);keil5的C語(yǔ)言代碼;ad的原理圖，PCB;產(chǎn)品說(shuō)明書，所有代碼都含有注釋，這樣便于理解，而且還有技術(shù)答疑!!

基于51單片機(jī)的密碼鎖設(shè)計(jì)

第一章 緒論

1.1 課題背景和意義

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)性能不斷完善，性能價(jià)格比顯著提高，技術(shù)日趨完善。由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)及附加電子元器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法，來(lái)完成某一實(shí)際功能。

隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)安全的要求也就越來(lái)越高。鎖自古以來(lái)就是把守護(hù)門的鐵將軍，人們對(duì)它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長(zhǎng)期以來(lái)研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其中之一。電子鎖是通過(guò)鍵盤輸入一組密碼完成開(kāi)鎖過(guò)程。研究這種鎖的初衷，就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量(密碼量)極大，可以與機(jī)械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無(wú)需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來(lái)越多的人所欣賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實(shí)用的還是按鍵式電子密碼鎖。

20世紀(jì)80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場(chǎng)合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對(duì)它的研究一直沒(méi)有明顯進(jìn)展。

目前，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，電子密碼鎖技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，通過(guò)多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)大門的管理。國(guó)內(nèi)的不少企業(yè)也引進(jìn)了世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非常可觀。希望通過(guò)不斷的努力，使電子密碼鎖在我國(guó)也能得到廣泛應(yīng)用。

1.2 電子密碼鎖發(fā)展趨勢(shì)

電子密碼鎖應(yīng)用于金融業(yè)，其根本的作用是“授權(quán)”，即被“授權(quán)”的人才可以存取錢、物。廣義上講，金融業(yè)的“授權(quán)”主要包括以下三種層次的內(nèi)容：1、授予保管權(quán)，如使用保管箱、保險(xiǎn)箱和保險(xiǎn)柜;2、授予出入權(quán)，如出入金庫(kù)、運(yùn)鈔車和保管室;3、授予流通權(quán)，如自動(dòng)存取款。目前，金融行業(yè)電子密碼鎖的應(yīng)用主要集中在前兩個(gè)層面上。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使用較多的電子密碼鎖以及它們的技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)然，以上所說(shuō)的授權(quán)技術(shù)再高超，都必須由精良的“鎖具”擔(dān)當(dāng)承載結(jié)構(gòu)部件，實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān)實(shí)體防護(hù)作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子密碼鎖“軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件的強(qiáng)度、鎖止型式、配合間隙和布局。提高電子密碼鎖之防護(hù)能力的必然途徑是報(bào)警，在金融業(yè)的許多場(chǎng)所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報(bào)警功能，可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。報(bào)警的前提是具備探測(cè)功能，根據(jù)電子密碼鎖的使用場(chǎng)所和防護(hù)要求，可選擇多種多樣的探測(cè)手段。在中國(guó)的城市金融業(yè)中，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報(bào)警已經(jīng)成為對(duì)各金融網(wǎng)點(diǎn)的基本要求。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，金融業(yè)實(shí)行安全防范風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)很有必要，即依據(jù)使用的防盜報(bào)警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，可以評(píng)估被防護(hù)物或區(qū)域的防護(hù)能力，得出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其中，電子密碼鎖的性能至關(guān)重要。

由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子密碼鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫(kù)，需要使用復(fù)合信息密碼的電子密碼鎖，這樣對(duì)盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子密碼鎖獲得無(wú)窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對(duì)用戶而言是“千挑百選、自得其所”。

圖1.1 總體框圖

工作過(guò)程

(1)按鍵設(shè)置6位密碼，輸入密碼，通過(guò)單片機(jī)判斷，若密碼正確，通過(guò)則鎖打開(kāi)，顯示open!

(2)首次使用時(shí)輸入：131420，對(duì)密碼進(jìn)行初始化，當(dāng)顯示：initpassword,證明密碼初始化完成，此時(shí)的密碼為：000000。

第二章 設(shè)計(jì)思想

(1)本設(shè)計(jì)為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時(shí)在LCD屏幕上顯示*號(hào)。

(2)設(shè)計(jì)開(kāi)鎖密碼位六位密碼的電子密碼鎖。

(3)能夠LCD顯示在密碼正確時(shí)顯示open!，密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示ERROR，輸入密碼時(shí)顯示initpassword。

(4)實(shí)現(xiàn)輸入密碼錯(cuò)誤超過(guò)限定的三次電子密碼鎖定。

(5)4×4的矩陣鍵盤其中包括0-9的數(shù)字鍵和A-D的功能鍵

(6)本產(chǎn)品具備報(bào)警功能，當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)蜂鳴器響并且LED燈亮。

(7)密碼可以由用戶自己修改設(shè)定(只支持6位密碼)，修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時(shí)候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作

第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1硬件支持

3.1.1 STC89C52RC 單片機(jī)介紹

STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置8KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X51 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。

圖3-1 STC89C52單片機(jī)引腳圖

主要特性如下：

(1) 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051.

(2)工作電壓：5.5V～3.3V(5V 單片機(jī))/3.8V～2.0V(3V 單片機(jī))

(3) 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～80MHz，實(shí)際工 作頻率可達(dá) 48MHz

(4) 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)

(5) 片上集成 512 字節(jié) RAM

(6) 通用 I/O 口 (32 個(gè)) 復(fù)位后為： ， P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。

(7)ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程) ，無(wú)需專用編程器，無(wú) 需專用仿真器，可通過(guò)串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片

(8)具有 EEPROM 功能

(9)具有看門狗功能

(10)共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、T1、T2

(11)外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒

(12)通用異步串行口(UART) ，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART

(13) 工作溫度范圍：-40～+85℃(工業(yè)級(jí))/0～75℃(商業(yè)級(jí))

(14) PDIP 封裝

3.1.2液晶顯示LCD1602的介紹

(1)LM1602字符型模塊的性能

重量輕：<100g;

體積?。?lt;11mm 厚;

功耗低：10—15mW;

顯示內(nèi)容：192 種字符(5×7 點(diǎn)字型);

32 種字符(5×10 點(diǎn)字型);

可自編8(5×7)或許(5×10)種字符;

指令功能強(qiáng)：可組合成各種輸入、顯示、移位方式以滿足不同的要求;

接口簡(jiǎn)單方便：可與8 位微處理器或微控制器相聯(lián);

工作溫度寬：0—50oC

可靠性高：壽命為50,000 小時(shí)(25oC)

圖3-2 液晶原理圖

3.1.3自鎖開(kāi)關(guān)說(shuō)明

自鎖開(kāi)關(guān)電路中起到電源的開(kāi)關(guān)作用，常開(kāi)的其中一腳接DC電源插口電源腳，常開(kāi)的另一腳接電路的VCC

圖3-3自鎖開(kāi)關(guān)原理圖 圖3-4 自鎖開(kāi)關(guān)硬件圖

3.1.4上拉電阻介紹

其實(shí)排阻就是由8個(gè)電阻組成的，其中一端全部接在一起，103為8個(gè)10K電阻，

102為8個(gè)1K電阻，他們?cè)陔娐分衅鸬健吧侠钡淖饔?，又稱上拉電阻。

上拉就是將不確定的信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻嵌位在高電平,電阻同時(shí)起限流作用,下拉同理.

上拉是對(duì)器件注入電流，下拉是輸出電流,弱強(qiáng)只是上拉電阻的阻值不同，沒(méi)有什么嚴(yán)格區(qū)分,對(duì)于非集電極(或漏極)開(kāi)路輸出型電路(如普通門電路)提升電流和電壓的能力是有限的，上拉電阻的功能主要是為集電極開(kāi)路輸出型電路輸出電流通道。

上拉，就是把電位拉高，比如拉到VCC

下拉，就是把電壓拉低，拉到GND

一般就是剛上電的時(shí)候，端口電壓不穩(wěn)定，為了讓他穩(wěn)定為高或低，就會(huì)用到上拉或下拉電阻。

有些芯片內(nèi)部集成了上拉電阻(如單片機(jī)的P1、2、3口)，所以外部就不用上拉電阻了。但是有一些開(kāi)漏的(如單片機(jī)的P0口)，外部必須加上拉電阻。

3.1.5三極管介紹

常見(jiàn)的三極管為9012、s8550、9013、s8050.單片機(jī)應(yīng)用電路中三極管主要的作用就是開(kāi)關(guān)作用。

其中9012與8550為pnp型三極管，可以通用。

其中9013與8050為npn型三極管，可以通用。

區(qū)別引腳：三極管向著自己，引腳從左到右分別為ebc，原理圖中有箭頭的一端為e，與電阻相連的為b，另一個(gè)為c。箭頭向里指為PNP(9012或8550)，箭頭向外指為NPN(9013或8050)。

三極管的工作原理

三極管是電流放大器件，有三個(gè)極，分別叫做集電極C，基極B，發(fā)射極E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來(lái)說(shuō)明一下三極管放大電路的基本原理。

(1)電流放大

下面的分析僅對(duì)于NPN型硅三極管。如上圖所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，并且基極電流很小的變化，會(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射 極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過(guò)一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式 U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來(lái)，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。

(2)偏置電路

三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。首先是由于三極管BE結(jié)的非線性(相當(dāng)于一個(gè)二極管)，基極電流必須在輸入電壓 大到一定程度后才能產(chǎn)生(對(duì)于硅管，常取0.7V)。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時(shí)，基極電流就可以認(rèn)為是0。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比 0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變(因?yàn)樾∮?.7V時(shí)，基極電流都是0)。如果我們事先在三極管的基極上加上一 個(gè)合適的電流(叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻)，那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小 信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒(méi)有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的 信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無(wú)效(因?yàn)闆](méi)有偏置時(shí)集電極電流為0，不能再減小了)。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí)，集電極 電流就可以減小;當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí)，集電極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。

(3)開(kāi)關(guān)作用

下面說(shuō)說(shuō)三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因?yàn)槭艿诫娮? Rc的限制(Rc是固定值，那么最大電流為U/Rc，其中U為電源電壓)，集電極電流是不能無(wú)限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大 時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是：Ib*β〉Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為 一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來(lái)當(dāng)作開(kāi)關(guān)使用：當(dāng)基極電流為0時(shí)，三極管集電極電流為0(這叫做三極管截止)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi);當(dāng)基極電流很 大，以至于三極管飽和時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開(kāi)關(guān)管。

(4)工作狀態(tài)

如果我們?cè)谏厦孢@個(gè)圖中，將電阻Rc換成一個(gè)燈泡，那么當(dāng)基極電流為0時(shí)，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時(shí)(大于流過(guò)燈泡的電流除以三極管 的放大倍數(shù) β)，三極管就飽和，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點(diǎn)就行了，所以就可以用一個(gè)小電流來(lái)控制一個(gè)大電流的通 斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會(huì)隨著增加(在三極管未飽和之前)。

3.1.6繼電器介紹

電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開(kāi)觸點(diǎn))吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)(常閉觸點(diǎn))釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”;處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。

繼電器的線圈和接線端子是分立的，互補(bǔ)影響的~~~~繼電器的觸點(diǎn)只相當(dāng)于開(kāi)關(guān)