测控课程设计门锁报警系统.doc

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1、目 录 摘要 .2第一章 设计目的，技术指标及要求.3第一节 设计目的3第二节 技术要求.3第三节 设计报告要求.3第二章 设计方案、框图及论证.第一节 设计要求分析.4第二节 设计原理及方案.5第三章 单元电路的设计及功能5第一节 单稳态触发器5第二节 报警电路6第四章 电路图说明及各器件简介7第一节 总电路图及简要说明.7第二节 N555简介8第三节 KD9561简介.10第四节 二极管简介.10第五节 三极管极管简介.11第五章 原器件清单12第六章 操作与调试.13第七章 收获与体会.13第八章 参考文献. 14 摘要随着人民生活水平的提高，越来越多的居民对家庭财的产平安问题十分关心，

2、虽然现在大多数的家庭都使用了防盗门，但是如果有一种简便，廉价又好用的防盗报警系统装在门上，必将对保护财产平安起到不可无视的作用，因此提出了“具有时间识别功能的门锁报警器的设计课程。报警器有很多的种类，如：红外线报警器、震动报警器、声光报警器等等。本文所介绍的报警器适用于家庭防盗，也适用于单位办公室，具有灵敏、可靠、方便、价格低廉的特点。另外，这里介绍的报警器具有时间识别的功能，在正常开门与非正常开门时所用的时间是有差异的，正常开门所用的时间较短，非正常开门所用的时间相对来说较长，超过一定的时间，报警器就会发声，引起人们的注意，正是根据这一特点才设计了具有时间识别功能的门锁报警器，因此该报警器具

3、有很大的实用价值。通过巧妙的设计，随着社会的开展，人们财产平安意识的加强，可以预料本产品必将在今后被人们所广泛的使用。第一章 设计目的、技术指标及要求第一节 设计目的1 熟悉工程实践中电子的设计方法与标准，到达综合应用电子技术的目的。2 学习文件检索与查找数据手册的能力。3 学习PROTEL,ORCAD等软件使用。第二节 技术要求1 要求电路能够在触摸M不超过30S时不发出报警的声音.2 要求电路能够在触摸M超过30S后发出报警的声音.第三节 设计报告要求1. 报告要求必顺用A4纸打印。2. 报告要求附有目录，并说明报告各局部的页数。3. 报告要求附有指导教师提供的课程设计任务书。4. 报告要

4、求书写摘要。5. 报告要求表达设计方案及设计原理。6. 报告要求用PROTEL，ORCAD, DXP等软件画出原理电路图。7. 报告要求列出所有使用的元器件清单。集成电路要求画出管脚图与列出功能表。8. 报告要求写出总结。9. 报告要求附有参考文献，并且不少于10页。第二章 设计方案、框图及论证第一节 设计要求分析一般主人是正常开门，在30s能够完成开门动作，所以电路不会发出报警，陌生人试着开门或者是小偷撬门等不正常开门情况下，通常开门时间会超过30s.1要求电路能够在触摸M不超过30S时不发出报警的声音. 2 要求电路能够在触摸M超过30S后发出报警的声音.3 要求电路发出报警声音的时间由所

5、加的电容放电时间确定.第二节 设计原理及方案 原理图如下：触摸极IC1三极管IC2报警电路图1 原理框图工作原理 本实验工程主要由NE555时基电路，三极管，触摸电极片组成。时基电路IC1与R1，C1组成暂态时间t1=4min左右的单稳态触发器，平时IC1处于稳态，其3脚输出低电平，VT1截止，VT2导通，电容C2被VY2短接不能够充电，时基电路IC2的阈值端6脚为高电平，3脚输出低电平，报警电路IC3失电不工作，扬声器不会发出声音.M是触摸电极片，与金属门锁相连，当有人开锁时，人体感应的杂波的负半周加至IC1的触发端2脚，使IC1进入暂态，3脚输出高电平，此时三极管VT导通，电源可通过R3对

6、C2充电，随着充电时间的延长，IC2的2脚电位不断下降，约经t1s，IC2翻转，其3脚输出高电平，使蜂鸣器得电工作报警。如果开门时间累计在t1s以内，那么IC2的3脚为低电平，电路不会报警。报警声响持续时间由C2的放电时间t2决定，t2s后，IC2的3脚输出低电平，报警声停顿。第三章：单元电路的设计及功能1 单稳态触发器 如图有NE555与R1， C1组成暂态时间t1=4min左右单稳态触发器，单稳态触发器的工作特点如下具有一个稳态与一个暂稳态两种工作状态。 在外加触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态。在暂稳态维持一定时间后，再自动返回稳态。 暂稳态维持时间的长短取决于电路的参数。单稳态触发器

7、的应用。单稳态触发器是一种脉冲整形电路，多用于脉冲波形的整形、延时与定时.在本次实验中组要起到延时作用。2 报警电路 当与KD9561相连的NE5553脚输出高电平，就会使KD9561正常工作4端就会输出高电平，驱动三极管导通使喇叭发出警车、救护车、救火车或者是 机关枪的声音主要看设计者接的KD9561的线路来确定报警的声音.这样就可以提醒屋内的家人注意。第四章 总电路图简要说明及个元器件简介第一节 电路设计图如下：一般主人是正常开门，在30s能够完成开门动作，所以电路不会发出报警，陌生人试着开门或者是小偷撬门等不正常开门情况下，通常开门时间会超过30s.本实验工程主要由NE555时基电路，三

8、极管，触摸电极片组成。时基电路IC1与R1，C1组成暂态时间t1=4min左右的单稳态触发器，平时IC1处于稳态，其3脚输出低电平，VT1截止，VT2导通，电容C2被VY2短接不能够充电，时基电路IC2的阈值端6脚为高电平，3脚输出低电平，报警电路IC3失电不工作，扬声器不会发出声音.M是触摸电极片，与金属门锁相连，当有人开锁时，人体感应的杂波的负半周加至IC1的触发端2脚，使IC1进入暂态，3脚输出高电平，此时三极管VT导通，电源可通过R3对C2充电，随着充电时间的延长，IC2的2脚电位不断下降，约经t1s，IC2翻转，其3脚输出高电平，使蜂鸣器得电工作报警。如果开门时间累计在t1s以内，那

9、么IC2的3脚为低电平，电路不会报警。报警声响持续时间由C2的放电时间t2决定，t2s后，IC2的3脚输出低电平，报警声停顿。第二节 NE555 简介NE555 器件介绍及其参数NE555定时器是一种应用方便的中规模集成电路, 广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。在实际应用中,除了单一品种的电路外,还可组合出很多不同电路,如：多个单稳、多个双稳、单稳与无稳,双稳与无稳的组合等。这样一来,电路变的更加复杂。为了便于我们分析与识别电路,更好的理解555电路,这里我们这里按555电路的构造特点进展分类与归纳,把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型,指出他们的构造

10、特点或识别方法外,还给出了计算公式与他们的用途。方便大家识别、分析555电路。各引脚功能介绍1 脚(接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。 2 脚(触发点) -这个脚位是触发 NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于 2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。 3 脚(输出) -当时间周期开场 555 的输出输出脚位，移至比电源电压少 1.7伏的高电位。周期的完毕输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约 200 mA 。 4 脚(重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器与使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。 5 脚(控

11、制) -这个接脚准许由外部电压改变触发与闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。 6 脚(重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从 1/3 VCC 电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。 7 脚(放电) -这个接脚与主要的输出接脚有一样的电流输出能力，当输出为 ON 时为LOW，对地为低阻抗，当输出为 OFF时为HIGH，对地为高阻抗。 8 脚(V +) -这是555 个计时器 IC的正电源电压端。供给电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。2 NE55内部构造及工作原理特性。显然，NE555电路内含

12、两个比拟器A1与A2、一个触发器、一个驱动器与一个放电晶体管。两个比拟器分别被电阻R1、R2与R3构成的分压器设定的VDD与VDD。参考电压所限定。为进一步理解其电路功能，并灵活应用555集成块，下面简要说明其作用机理。多个电阻组成的分压器，使内部的两个比拟器构成一个电平触发器，上触发电平为VDD，下触发电平为VDD。在5脚控制端外接一个参考电源Vc，可以改变上、下触发电平值。比拟器Al的输出同或非门l的输入端相接，比拟器A2的输出端接到或非门2的输入端。由于由两个或非门组成的RS触发器必须用负极极性信号触发，因此，加到比拟器Al同相端6脚的触发信号，只有当电位高于反相端5脚的电位时，RS触发

13、器才翻转；而加到比拟器A2反相端2脚的触发信号，只有当电位低于A2同相端的电位VDD时，RS触发器才翻转。3 NE555定时器功能表输入输出阀值输入(VH)触发输入(V12)复位(RD)输出(V0)放电管TXX00导通2/3 VCC2/3 VCC1/3 VCC10导通1/3 VCC1不变不变第三节 KD9561 简介 KD9561的引脚图 SEL1SEL2输出声音不接不接警车声VDD不接火警声VSS不接救护车声任意接VDD机关枪声kd9561音乐片，报警四声。KD9561是一片CMOS四音音乐IC，用示波器观察其输出端波形为变频方波信号，可以认为是逻辑电路中的数字信号。TWH8778是大功率开

14、关IC，很适合处理数字信号，并因其输入阻抗高而能直接与CMOS IC连接，KD9561输出的最高频率不过为几千赫兹，TWH8778最高可工作于15千赫兹，因此前者控制后者又不存在数字信号的处理时间问题，故将两者相结合，可构成开关放大式警音发生器。如用于警车、救护车、救火车等警报发生器。与其它线性音频功放相比拟，具有构造简单、效率高、性价比优异这几项突出的优点，虽音质不尽完善，但用于警报发生器却无高保真之需，此放大器输出之功率用于一般警音已可满足要求。一般与三极管相连组成放大电路，三级管一般选择8505 或者9013 如果声音太小再增加一个三级管放大 再原来一级放大集电极接一个电阻组成电压降 再

15、接到二级三极管基级电压第四节 发光二极管 二极管图 它的根本构造是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 发光二极管的核心局部是由P型半导体与N型半导体组成的晶片，在P型半导体与N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时即两端加上正向电压，电流从LED阳极流向

16、阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光 二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管与负阻发光二极管等。本次试验所用的就是普通发光二极管。普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件，使用时需串接适宜的限流电阻。普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650700n

17、m，琥珀色发光二极管的波长一般为630650 nm ，橙色发光二极管的波长一般为610630 nm左右，黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555570 nm。 发光二极管第五节 三极管简介 半导体三极管半导体三极管又称“晶体三极管或“晶体管。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP或NPN构造。中间的N区或N区叫基区，两边的区域叫发射区与集电区，这三局部各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E与集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。三极管工作状态有三种，放大、饱与、截止，其中又以放大状态最为复杂，主要用于小信号的放大

18、领域，常用的三极管放大电路形式有：共发射极放大电路，共集电极放大电路，共基极放大电路三种，其中共集电路用于电流放大功率放大，共基电路用于高频放大，共射电路用于低频放大。 三极管放大电路包含静态参数与动态参数两大类，静态参数又称静态工作点，是保证三极管正常工作的根底，意义是在输入条件为零时，晶体管的基极电流Ib，集电极电流Ic，be极之间的电压Ubc，管压降Uceq。当有输入信号时，晶体管呈现的输入电阻Ri，输出电阻Ro，电压增益Au等参数被称为动态参数。另外还有一类参数被称为放大电路频率特性参数，主要包括放大电路的低频端截止频率，高频端截止频率，通频带，增益平坦度，幅度频率特性曲线等。 第五章

19、 元件清单第一节 主要元件清单名称规格数量备注电阻2.2 M1全部碳膜电阻1M1510110K11240K11电容100uf1电解电容47uf1220uf1二极管IN41481发光二极管红色发光二极管1三极管90133时基集成电路NE5553扬声器YD57-2 8 1语音集成芯片KD95611 第六章：制作与调试将原器件准备好，用适当大小的电路板焊接好电路，在焊接过程中一定要小心慎重不要出现虚焊之类错误，认真研究原器件的的各个引脚，以免焊接过程中出现失误。将焊接好的电路板装入体积适宜的绝缘密闭小盒子内。连接触摸电极M的金属屏蔽线按实际需要的长度设定。该报警器不需要调试，一次就可以组装成功。所以

20、可以免去调试的麻烦。注意 在实际安装时，触摸电极M也可直接与门锁上的金属部件连接但必须要求与大地保持良好的绝缘，并且体积不要过大，以免报警失灵。第七章：收获与体会两周的课程设计很快的完毕了，在这次的课程设计中不仅将我所学习的理论与实际联系起来了，也让我在设计过程中，与同学分工设计，与同学们相互探讨，相互学习，相互监视中学会了合作的重要性，课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程千里之行始于足下，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进展课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能够在社会的生活工作中打下坚实的根底

21、在开场设计的时候我们组的同学都觉得无从下手，在经过我们组同学经过三天共同查找大量资料之后才敲定了我们现在所设计的方案，在购置原器件的过程中我们也有很多曲折，在设计过程中难免也会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中可以发现了自己的缺乏之处，可以了解自己以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够结实 ，还应该在哪方面进展加强与稳固。课程设计是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以稳固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会效劳，从而提高自己的实际动手能力与独立思考的能力。第八章:参考文献?电子系统设计?，何小艇编，浙江大学出版社，2001年6月?电子电路设计与实践?，姚福安编，山东科学技术出版社，2001年10月?电路与数字逻辑设计实践?, 王澄非编，东南大学出版社，1999年10月?电子线路设计指导?，李银华编，北京航空航天大学出版社，2005年6月?电子技术根底?，康华光编，高教出版社，2003?实用电子电路设计制作 ?，刘修文编写 ，中国电力出版社， 2005年一月第 16 页