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1、精选优质文档-倾情为你奉上沈 阳 工 程 学 院课 程 设 计设计题目： 抽屉防盗自动报警器设计 系 别 测控技术与仪器系 班级 测控本111 学生姓名 崔鑫 学号 指导教师 祝尚臻 职称 讲师 起止日期： 2014年 3 月 3日起至 2014 年 3 月13 日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：抽屉防盗自动报警器设计 系 别 测控技术与仪器系 班级 测控本111/2 学生姓名 崔鑫 学 号 指导教师 祝尚臻 职称 讲师 课程设计进行地点： F3 0 任 务 下 达 时 间： 2014 年 3 月 3 日起止日期：2014年 3 月3日起至 2014 年 3 月14日止教研室主任 年
2、 月 日批准抽屉防盗自动报警器设计1 设计主要内容及要求1.1设计目的：1、了解有关传感器的基础知识；2、加深对电子电路方面知识的理解；3、能够熟悉传感器的检测以及应用电路。4、加深对于光电元件的了解，学会应用光电元件进行实际检测和应用。1.2基本要求：1、利用光电元件设计抽屉防盗自动报警器；2、通过设定，在别人打开抽屉时报警器便会报警；3、选择合适的光电元件并说明选用理由；4、画出你所设计的抽屉防盗自动报警器电路原理图并予以说明；5、说明你所选择的元件明细表；简要说明你所设计的传感器的测量特点。6、要有相应的控制算法（软件流程图）。1.3发挥部分：自由发挥2 设计过程及论文的基本要求：2.1
3、 设计过程的基本要求1、基本部分必须完成，发挥部分可任选；2、符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；3、设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。2.2 课程设计论文的基本要求1、参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。2、装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图
4、与电路原理图）。3 时间进度安排顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注12014.3.3讲解主要设计内容，查阅相关资料。打分22014.3.4检查资料查阅情况，听取学生方案。打分32014.3.5检查学生初步方案的合理性，针对存在的问题予以解决打分42014.3.6指导学生进行设计框图的设计打分52014.3.7检查并指导学生进行传感器和主要元器件的选取打分12014.3.10检查并指导学生进行原理图的设计打分22014.3.11检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分32014.3.12检查逻辑图并指出错误及纠正；讲解原理图绘制及报告书写打分42014.3.13继续修正逻辑图，指导原
5、理图绘制方法，布置答辩打分52014.3.14答辩、修改上交报告打分 沈 阳 工 程 学 院抽屉防盗自动报警器 课程设计成绩评定表系（部）： 测控技术与仪器系 班级： 测控本111班 学生姓名： 崔鑫 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号
6、齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分中 文 摘 要 伴随着国家日益强大的发展，各
7、方面技术也随之不断提升，人们对生活要求越来越高，同时防盗技术也随着出现并且需求不断壮大。本设计中的防盗系统与传统中的防盗装置相比较而言，具有警戒度高、监测精准、迅速等优点。其报警装置选用蜂鸣器，该设计配用与门电路，使其更加精确，只要不了解该系统的人拉动抽屉蜂鸣器立即会发出刺耳尖锐的声音，易于主人发现并及时处理。同时该系统中配用直射型光电传感器，该传感器灵敏简洁，成本低，易于集成，若要求监测范围更大可调节LED与二极管之间距离，选用延迟电路可使主人用时对系统进行设置，即使拉出抽屉也不会发生报警。该装置系统是家具必备良品。 关键词 防盗 监测 LED 蜂鸣器 光电传感器专心-专注-专业目 录一 设
8、计任务描述1.1 设计题目：抽屉防盗自动报警器系统设计1.1.1 设计目的：1、了解有关传感器的基础知识；2、加深对电子电路方面知识的理解；3、能够熟悉传感器的检测以及应用电路。4、加深对于光电元件的了解，学会应用光电元件进行实际检测和应用。1.2设计要求：1.2.1 基本要求1、利用光电元件设计抽屉防盗自动报警器；2、通过设定，在别人打开抽屉时报警器便会报警；3、选择合适的光电元件并说明选用理由；4、画出你所设计的抽屉防盗自动报警器电路原理图并予以说明；5、说明你所选择的元件明细表；简要说明你所设计的传感器的测量特点。6、要有相应的控制算法（软件流程图）。12.2发挥部分：自由发挥二 设计思
9、路我所设计的抽屉防盗自动报警系统思路如下：2.1：选题的背景及意义随着科学技术的快速发展，人类社会已取得了巨大进步！在居家生活、工农业生产、环保、气象、国防、科研、航天等部门，经常需要对科研机密进行保护。这时，防盗系统就发挥了其强大的作用。这些资料随身携带有时及其不方便又容易被发现，派遣专人守护又费时费力，随着生产的发展急需一个含有微型计算机或微处理器的监测仪器，由于它拥有对监测数据处理，运算逻辑判断及自动化的功能，有着智能作用等优点，一个低成本和具有较高精度的抽屉防盗自动报警器将在许多领域代替人工操作，自动不间断监测所守护的抽屉。目前市场上普遍存在的抽屉防盗自动报警器都是单路监测，而且不能对
10、监测结果进行分析比较，精度达不到要求，不利于控制者及时做出决定。为此，本设计开发了一种实时性高、精度高，通过蜂鸣器报警的监测产品。本文设计的是基于传感器的防盗自动监测与报警系统，运用直射型光电传感器进行防盗的监测，该仪器具有测量精度较高、硬件电路简单、价格便宜、并能很好的进行显示，可测量一定范围内实时情况的特点。省去了人工监测的繁琐、耗时的过程，随时通过监测器的蜂鸣器进行报警，既方便，又快捷。2.2：抽屉防盗自动报警的发展状况以及存在的问题抽屉防盗的方法主要分为接触式监测法和非接触式监测法两大类。接触式防盗法的特点是防盗元件直接与盗窃者直接接触，两者之间进行充分的碰触，最后达到报警功效，这时感
11、官元件的某一物理参数的量值就代表了接触对象的出现。非接触式监测法是一种比较新式的测量方法，它的特点是感官元件不与盗窃者相接触，而是通过辐射进行监测，故可以较远距离对监测对象进行监测，具有较高；的监测上限。抽屉防盗始终是世界防盗领域中著名的难题之一。一个看似简单的监测，深究起来，涉及相当复杂的物理及化学理论分析和计算。2.3：本文的主要内容和结构安排本文将介绍直射型光电传感器为核心的抽屉防盗自动报警系统来对抽屉进行实时监测。抽屉防盗自动报警器包含的主要部分为上、下检测电路，延迟电路，监测结果处理判断的与门电路，报警电路。要求各监测单元能独立完成各自功能，同时能根据控制电路的指令对监测进行不间断工
12、作，并将监测得来的信息通过显与门处理迅速报警，如过有异物出现在监测范围，蜂鸣器将给出报警示意用户，以便使用者根据情况及时做出决定，能方便控制者做出应对措施。本文结构安排如下：第1章 介绍了对人们生活、生产、工作的影响，传统的抽屉防盗监测方法的诸多缺点，本文设计抽屉防盗自动报警系统的目的，及其的发展状况以及存在的问题。第2章 主要硬件的对比选择，介绍了直射型光电传感器、输出处理设备的硬件之间优缺点的对比，通过性能，价格等方面选择本次设计所需硬件。第3章 抽屉防盗自动报警器硬件设计，介绍了各部分电路的原理及设计电路等。第4章 介绍了与门电路部分的具体工作情况及其处理方法影响。第5章 各部分元器件的
13、选择，包括器选择原因，应用中的优缺点。以上就是我所设计的抽屉防盗自动报警系统的设计思路。三 设计方框图报警电路与门电路检测电路延迟电路延迟电路检测电路四 设计原理4.1检测电路该部分有上、下俩部分检测电路，俩部分结构组成相同，主要由直射型光电传感器构成，为了使传输的光线最佳，该传感器还设置了透镜结构，加设透镜的目的是为了使光源变成平行的光线而后聚焦，以使光线传输的距离远且精确。本次实验中所用到的光电传感器结构如下图所示： 图4-1 具有透镜结构的光电传感器结构示意图在上图中，光源（可以是白炽灯、LED发光二极管发出的光、激光等）发出的光经透镜1变成平行光以后，再由透镜2聚焦后照射到光电二极管上
14、。由此可见，当在透镜1与透镜2之间放入被测对象后，就可以根据光电二极管接收到的光通量的大小或有无来反映被测对象的情况，由此实现了光电传感器的目的，许多类型的传感器正是利用这一特点制成的。 上述中的光电传感器只是检测电路中的一部分，完整的检测电路图如下： 图4-2 上检测电路示意图 上述检测电路图为上检测电路图，主要由光电传感器组成，其中D1相当于光电传感器中的光源直射的光源问哦红外光，是人眼看不见的光，隐蔽性较好，当有盗贼来侵，盗贼的手及拉出的抽屉会挡住光路，光电二极管VD呈高阻抗，三极管VT1截止，输出为高电平。 下检测电路图与上检测电路图相同，其结构图如下： 图4-3下检测电路示意图该部分
15、原理与上检测电路图相同，当没有障碍物遮挡时，光电二极管VD呈低阻态，三极管D2导通，输出为低电平。4.2延迟电路该部分仍有上、下俩部分延迟电路，对应上、下俩部分检测电路，其主要由放大器构成，产生延迟的作用。上延迟电路结构图如下： 图4-4上延迟电路示意图该部分是对检测电路输出的监测结果进行分析处理，当盗窃者手臂经过传感器时，由于挡住光路的时间很短，故电路输出的将是一个窄脉冲，该脉冲受延迟电路的作用对后级电路不会产生影响。当无盗贼出现时，俩光电接收器输出均为低电平，经延迟加到与门的俩个输入端后，也使与门输出为低电平，故报警电路不会工作。下延迟电路图与上延迟电路图相同，其结构图如下： 图4-5下延
16、迟电路示意图该部分工作原理与上延迟电路原理相同，在电路中，盗贼将抽屉拉出后，挡住光路时间变长，此时延迟电路可不发挥作用，但报警器仍然会发出警报，正常工作。4.3与门电路该部分电路建构简单明了，易于读懂，其作用是对俩部分延迟电路输出结果进行处理，得到最终结果，然后传送到蜂鸣器。其结构图如下： 图4-6 与门电路结构示意图当人手臂经过上下俩个传感器时，将有俩个脉冲信号输出，这俩个脉冲信号有一定的时间差，经延迟处理以后，就会使与门俩个输入端均为高电平，根据与门电路的逻辑关系，其输出也为高电平，该信号就会出发警报电路工作，向外发出警报信号，从而实现了防盗的目的。设置俩路光电传感器的目的是为了提高防盗电
17、路的可靠性，该电路工作波形如下图所示，图4-7两路光电传感器防盗电路工作波形示意图4.4报警电路该部分电路简单易于集成，其作用为在接收到与门输出信号后蜂鸣器是否应该发出警报。其结构图如下:图4-8 报警电路结构示意图 该部分是否发出应该发出警报，进行工作，数据表如下：上延迟电路输出下延迟电路输出与门电路输出报警电路工作情况 000不报警010不报警100不报警111报警 表4-1 报警器工作情况表 五 工作过程分析首先，开始工作是一个通道中设置了俩个光电传感器，由光电传感器中LED发出的红外光传送到光电二极管上，二极管位于检测电路中，俩路直射式光电检测电路的连接及其结构相同，输出的信号经适当延
18、迟分别加到与门的俩个输入端，有与门输出的信号去控制报警器电路的工作。其次，检测电路中信号输出到延迟电路中时，俩输入信号有一定的时间差，经延迟处理以后，就会使与门俩个输入端均接收到来自延迟电路的信号。根据与门电路的逻辑关系，其输出为高电平或低电平。最后，与门输出信号会触发报警电路工作，向外发出报警信号，从而实现了防盗的目的。其中，设置俩路光电传感器的目的，是为了提高防盗电路的可靠性。六 元器件清单在本设计中所用到的元器件如下表所示：名称数量型号规格LED灯2二极管21N4001GP三极管2BC237BP电容60.01uF电阻21430 2740 215010K 100K 200K放大器6LM13
19、9与门1AND蜂鸣器1SPEAKER光电传感器1GND9表2 元器件清单表七 主要元器件介绍7.1光电传感器本次设计中所运用到的光电传感器结构如下图所示： 图7.1 具有透镜结构的光电传感器结构示意图在上图中，光源（可以是白炽灯、LED发光二极管发出的光、激光等）发出的光经透镜1变成平行光以后，再由透镜2聚焦后照射到光电二极管上。由此可见，当在透镜1与透镜2之间放入被测对象后，就可以根据光电二极管接收到的光通量的大小或有无来反映被测对象的情况，由此实现了光电传感器的目的，许多类型的传感器正是利用这一特点制成的。7.2二极管1N4001GP1N4001GP详细数据清单描述： Vrrm=50： I
20、rrm=5.0： Vfmif=1.101000： trr=2.0 Package=DO-204AL热敏电阻连接： 45.00热敏电阻状况： 0.00功耗： 0.00降值拐点： 75.00最低工作温度： -65.00最高工作温度： 175.00静电放电： 0.007.3三极管介绍三极管BC237BP详细报告群组(ANSI) 群组(DIN) 系列(ANSI) 系列(DIN) 图7.2 三极管元件 数据库名称: 主数据库系列组: Transistors系列: BJT_NPN名称: BC237BP作者: TL日期: March 06, 1998描述: Vceo=45 Vcbo=5: Ic(max)=0
21、.1: hFE(min)=90: hFE(max)=800: Ft=100: Pd=1: Package=TO-92热敏电阻连接：: 357.00热敏电阻状况：: 125.00功耗: 1.00降值拐点：: 25.00最低工作温度: -55.00最高工作温度: 150.00静电放电：: 0.00符号(ANSI) 符号(DIN) 图7.3三极管符号封装: 图7.4三极管封装图封装类型: TO-92封装制造商: Generic引脚数: 3 引脚信息: 逻辑 物理的 单元 类型 ERC 状态 引脚交换组 门交换组C 3 GRP:A A:I/O 包括 B 2 GRP:A A:I/O 包括 E 1 GRP
22、:A A:I/O 包括 BC213AP三极管详细报告 群组(ANSI) 群组(DIN) 系列(ANSI) 系列(DIN) 数据库名称: 主数据库系列组: Transistors系列: BJT_PNP名称: BC213AP作者: TL日期: August 09, 1998符号(ANSI) 符号(DIN) 图7.5三极管符号封装: 图7.6三极管封装图封装类型: TO-92封装制造商: Generic引脚数: 3引脚信息: 逻辑 物理的 单元 类型 ERC 状态 引脚交换组 门交换组E 1 GRP:A A:I/O 包括 B 2 GRP:A A:I/O 包括 C 3 GRP:A A:I/O 包括 小
23、结为期两周的传感器课程设计已经结束，基于传感器抽屉防盗报警系统的设计，已经基本完成。通过这次课程设计，我掌握了一些理论设计的基本步骤：首先就是明确了设计任务，了解防盗自动报警系统的发展状况，以及了解一些基本工作，方案的可利用程度等。其次，要对整个设计系统做深入的方案可行性论证，并且结合实际条件，确立自己的设计方案，然后就是对自己确立的设计进行实现。接下来就是进行传感器的选择，最后就是画电路图，整个程序基本就是这样的。开始拿到这个课题时真的感到很迷茫，因为老师给的范围太广，就是感觉头一次碰到这样的课设，根本都不知道从哪开始，找不到头绪，加上我的能力实在有限，所以开始我对这个课题很是抵触，后来经过
24、老师的细心讲解，我才慢慢理清了头绪。所以我就开始进行准备，虽然是两周的时间，但是我也没有放松自己。因此我首先做的就是去图书馆查阅资料，但是可惜的是图书馆的可利用图书简直是太少啦，于是我又去网上查阅，先参考一下别人的设计再慢慢展开自己的思路，到网上看看才知道，可以实现这个设计的例子有很多，这样我就心里有底了，跟让我高兴的是，这个设计中有一模块是利用光电传感器来实现的，正好我以前所学的传感器课程中有相关内容，只是不能应用于该设计中，但这样也可以节省我很多自己的时间，很是庆幸之前的课堂上我一直都在认真听讲，这为我打下了良好的基础。在课设即将结束的时候还觉得有些不舍，我很是享受这其中的过程，快乐也好，
25、苦恼也罢，困难重重也行，总之当我一路伴着这些经历走过时，感觉自己收获到的不仅仅是对传感器这门课设的深入了解，更是将我的人生有增添厚重弄弄的一笔。或许我的设计只是一般般，没有一点用途，但是能有这个过程我也认为很值得。致谢在本次的课程设计之中，是在我的老师祝尚臻老师的细心指导下完成的，没有他的细心讲解我也不会很快的进入课设状态，也许还在某个角落傻傻发呆。在这里向老师致以诚挚的谢意！ 在此，还要感谢我亲爱的同学们，因为有了他们，我不再是一个人在奋斗。在这个愉快的集体中，我们一起讨论，互相交流意见，各自发挥自己的长处，一起研究，共同进步。在这里同样让我体会到了合作的重要性，提高了合作精神。因此说感谢我亲爱的同学们！ 同时还要特别感谢隔壁班同学，有的时候对一些画图软件不懂时，都是同学的帮助才让我顺利走出困境，在这里谢谢他们。总之这次课设我能顺利的完成，真心的感谢那些帮助我的老师和同学们！参考文献1 吴建平.传感器原理及应用.北京：机械工业出版社，2010.72 童诗白模拟电子技术基础高等教育出版社20013 刘笃仁，韩保君传感器原理及应用技术机械工业出版社20034 谢自美.电子线路设计实验测试.武汉：华中科技大学出版社，2000附录A1 抽屉防盗自动报警系统实际接线图