《课程设计报告简易防盗报警器的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计报告简易防盗报警器的设计.docx（18页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、简易防盗报警器的设计前言随着我国全面小康建设步伐的加快，人们的生活水平有了很大的提高，同时，社会人口的流淌性大大增加，社会构造和社会治安问题日趋简洁，人们对家庭生命财产的安全越来越重视。因此，人们在生活中渐渐引入报警器，用来预防、盗窃等意外大事的发生。防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能实行对策的系统。防盗报警系统是预防、盗窃等意外大事的重要设施。一旦发生突发大事，就能通过声光报警信号在安保把握中心准确显示出事地点，使于快速实行应急措施。防盗报警系统与出入口把握系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和
2、电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。报警器 (alarm) ，又称防盗器 。是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置。传感器又是报警器的核心元件，承受不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途的报警装置。防盗报警器 ，是对用于发生警情 、危急、紧急状况 等状况下以声音、光线 、气压等形式发 出警报的电子产品的统称。 随着社会科学技术的快速进展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。其应用也是越来越广泛，涉及到各个行业中。传统报警器通常承受触摸式报警、开关报警器、光电报警等。这类报警器具有性能稳定、有用性强等特点。本课程设计所设计的简易防盗报警器是
3、借助于数字规律电路，承受模块化的设计思想。不仅使得设计变得简洁、便利、灵敏性强，而且电路简洁简洁实现，工作稳定。10第一章：设计根本要求设计一检测电路，将检测器件安装在门、柜把手，箱、包等的防盗报警装置，只要有触摸，扬声器即会发出报警声，并且即使手离开感应器时，扬声器也会延时 1s 左右停顿响鸣。【主要参考元器件】NE555。其次章：系统组成及原理依据课题设计要求初步建立系统框图检测电路定时模块频率把握模块语音报警图 2-1系统框图2.1 检测电路检测电路是用来检测当手接触感应器时使压电元件产生微量的变形产生压电效应经过低噪声电缆把信号送到具有高输入阻抗的前置放大器。从而实现把作用力转变成电信
4、号，输入到电路中。2.2 单稳态触发模块由两个与非门或者或非门组成单稳态触发模块(如图 2.5)，这种单稳态触发器在电路中广泛地用于对脉冲信号的延时、展宽和整形等。定时模块的作用是来把握语音报警的时间长度，防止报警时间过长，电能损耗过多。主要构成是由 NE555 定时器完成，将其接成单稳态电路，可以产生一脉冲，脉冲维持时间可以通过设计参数而得，脉冲的维持时间就是电路报警的时间长度。依据实际要求延时参数设置为 1S。2.3 频率把握模块频率把握模块是产生一频率为 1.2KHz 的信号模块电路，完成设计根本要求。为提高电路的有用性，设计一个可以自动变频的电路，使得报警声音多样化。电路中用NE555
5、 定时器构成的多谐振荡器作为产生频率的电路，再经过分频电路，分成不同的频率信号，再经过数据选择器，选出频率，使不同频率能够自动变换地传输到语音报警电路。2.4 语音报警语音报警电路完成的是将电信号转化成声音信号，从而到达报警目的。第三章：电路各模块设计分析及电路原理图设计3.1 检测电路本试验是做一个报警器，当有人触摸到检测电路时，电路发生报警。这要求电路能够准时检测出人体信号，并能通过电路准时报警。通过对 NE555 的了解知道，当用NE555 做成单稳态电路时，电路可以检测出人体信号并转化成电信号，利用这一特点可以用 NE555 芯片设计检测电路。3.1.1 555 定时器做单稳态电路图
6、3-1 555 构造图NE555 为 8 脚时基集成电路，各脚主要功能1 脚 地 GND2 脚触发3 脚 输出4 脚 复位5 脚 把握电压6脚 门限(阈值)7 脚 放电8 脚 电源电压 Vcc当 555 的 6 脚和 7 脚相接，2 脚和触发电平相接，就构成单稳态触发器。单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态.在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于单稳态触发器具有这些特点，常用来产生具有固定宽度的脉冲信号。用 555 定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发的单稳态触
7、发器，其暂稳态维持时间为：Tw=lnRC=1.1RC，仅与电路本身的参数 R、C 有关。其检测电路设计图如图 3-2，开关 J1实际电路中用铁片或铁丝代替按下时， 2 管脚由高电平变为低电寻常，输出管脚 3 脚就由低电平变为高电平输出一个脉冲，高电平脉冲维持的时间由电阻 R1 和电容 C1 打算，其计算公式为：Tw=lnR1*C11.1RC3-1图 3-2 检测电路图3.2 定时模块在数字电路中，定时实际上是产生一脉冲信号，其信号的高电平或低电平维持的时间可由计算电路参数而确定。555 做单稳态触发器时就有定时的作用，因此定时模块可由 555 芯片完成。考虑到检测电路中已使用了 555 做单稳
8、态触发器，因此可将两模块合二为一，既用作检测电路又用作定时。其电路如图 3-3，定时的长短由电路参数 R 和 C 确定：T= RC 1nU( ) - UCC( 0 + )= RC1n 3 1 .1 RC3-2WU( ) - UCT图 3-3定时模块电路图3.3 频率把握模块课程设计的根本要求中，产生一频率为 1.2KHz 的报警声音。要实现这一要求很简洁，只要多加一片 555 芯片，用它做多谐振荡器产生频率 1.2KHz。3.3.1 555 定时器做多谐振荡器假设将 555 的引脚 2 与 6 相接，如图 3-4 所示，就可形成多谐振荡器。外接电容C 通过 R1、R2 充电，而放电电流仅通过
9、R2。可求出：充电时间：T1= ( R1U+CCR )C 1n2UCC- 1 U3CC- 2 U3CC= ( R + R )C121n 2 =0 .7 ( R +1R )C23-3放电时间：T= R20 -C 1n22 U3 CC1= R C 1n 2 = 0 .7 R C223-40 -U3CC周期：T = T + T= 0 .7 ( R + 2 R )C12123-5占空比：TRD =1 =1TR + R123-6由公式计算参数：由于频率为 1.2KHz，电容 C 选取 0.1uf，计算出电阻 R1、R2 的阻值约为 1K、10K，选取 1K、10K 的电阻做 R1、R2。图 3-4多谐振
10、荡器及波形图3.3.2 提高设计要求考虑到本次课程设计比较简洁，为提高实践力气和电路的有用性，与同组人共同争论设计出报警声音有多个频率的报警器。分频的实现主要是转变一脉冲信号的周期，将其周期变大，频率变小。数字电路中有多种器件都可以实现分频功能，本次试验选择了 J、K 触发器来组合成分频器。其设计思路如下：实现四分频需要四个输出分别为 Q0、Q1、Q2、Q3。列出状态转换图为：图 3-5 状态图Q依据状态转换图画状态转移表，如下表：CP表 3-1状态转移表000000001100010010200100011300 Q11010040100010150101011060110011170111
11、1000810001001910011010101010101111101111001211001101131101111014111011111511110000化简状态转换表可得到状态方程：Q1=Q03-7Q2=Q0*Q13-8Q3=Q0*Q1*Q23-9由状态方程得出四分频的电路图：图 3-7四分频电路图波形图：图 3-7 四分频电路输出波形图原脉冲图 3-7 中的 CP经过分频器，输出Q0、Q1、Q2、Q3 四个脉冲，频率分成 CP 的二分之一、四分之一、八分之一还有十六分之一。然后利用一个四选一的数据选择器74LS153的选择作用在不同时刻内选择不同频率，从而使得蜂鸣器鸣叫时声音的频
12、率有规律的变化。而四选一数据选择器74LS153的地址把握脚是由74LS161 把握的。74LS161 是十六进制循环计数器，利用其循环的特性可以有规律的把握数据选择器的地址把握脚，从而有规律的选频。74ls08四与门芯片在电路中起关心分频作用。用到的器件有 74LS112J、K 触发器两片、74LS153 一片、74LS08 一片、74LS161一片。下面分别介绍各芯片的功能表和引脚图：74LS112 功能表及引脚图：图 3-874ls112 功能表及引脚图74LS153 功能表及引脚图：图 3-974ls153 功能表及引脚图74LS161 功能表及引脚图：图 3-1074ls161 功能
13、表及引脚图74LS08 引脚图：图 3-1174ls08 引脚图3.4 语音报警语音报警是用蜂鸣器将电信号转化成声音信号，从而报警。只需要将蜂鸣器直接接入电路，当有高平信号时蜂鸣器就发生鸣叫。此局部电路很简洁实现，联系频率把握模块的设计，74ls153 在多种频率中选出一种频率，这种频率的电信号就可以直接接到蜂鸣器上使蜂鸣器鸣叫，所以蜂鸣器接在 74ls153 输出管脚上。第四章：试验效果本电路由四局部组成：检测电路、定时、分频、报警。检测电路是用555 设计成的，其 2 管脚连接一个触摸片，当用手触摸时产生一低电平，555 的三管脚就产生一个时长为 16.5s 的高平信号，从而使其次片 55
14、5 的四管脚的电平为高。其次片 555 是一个多谐振荡电路，当四脚为高时，电路振荡开头，产生一频率约为 1.2KHz 的脉冲信号。信号经过分频电路被分成四种频率分别为 0.6KHz、0.3KHz、150Hz 和 75Hz， 再经过选频，在确定时间内输出一个固定频率的信号此信号是自动变换的并传到蜂鸣器，蜂鸣器将电信号变为声音信号报警。图 4-1 电路仿真波形图第五章：试验调试与分析电路按设计电路接好，接通电源，触摸触摸片，蜂鸣器不响。用万用表测量蜂鸣器两端电压，电压为零。再测量第一片 555 三管脚的输出电压，在 4.25V 左右变化， 第一片 555 工作正常。测量其次片 555 三管脚的输出
15、电压，在 4V 左右变化，确定其次片 555 工作也正常。由此推想，电路的故障消灭在分频电路中，测量 74LS112 的 5 管脚和 9 管脚的电压，万用表显示的数值和估量的一样，都为高电平。测量 74LS153 管脚电压，觉察电压都为零。检查此处的电路，觉察 74LS153 没接电源，断开电源， 将 74LS153 的电源管脚焊入电源中。重将电路接上电源，蜂鸣器响了，但是发出的声音只有一种频率。推想是 74LS153 或 74LS161 工作不正常，检测两芯片各个管 脚的电压，觉察 74LS161 与 74LS153 相连接的管脚电压为零，确定 74LS161 的连接无误后，猜测是芯片坏了。
16、断开电源，换上芯片后，接通电源，触摸触摸片，蜂鸣器响了，并有不同频率的声音发出。电路设计成功了。结论本文设计中有优点也有缺点，其优点是产生变频的声音，并且能够自动变频，比起一般的报警器更表达出声音的魅力。缺点是设计所用的芯片过多，尤其是设计变频功能时用到了五片芯片，这给电路带来很多累赘，使得设计本钱费增高。再次反过来思考这个电路图，整个电路简洁明白，可以依据此电路图应用到实际中去，各模块功能独立，可扩大性强，应用广泛，报警电路也可以发出不同的声音。可以说是格外有利用价值。参考文献1 阎石.数字电子技术根底第五版M.北京：高等教育出版社，2023。2 高吉利.电子技术根底试验与课程设计M.北京：
17、电子工业出版社，2023。3 赫鸿安，徐红媛.555 集成电路有用大全M.上海科学普及出版社，2023。4 张延琪. 常用电子电路 280 例解析M. 北京:中国电力出版，2023 第一版。5 宋家友，张友汉编电子线路设计有用手册M福建：福建科学技术出版社，2023。6 康华光.电子技术根底数字局部第 4 版M.北京高等教育出版社，2023。7 郑家龙.集成电子技术根底M.北京高等教育出版社，2023。8 路成红.专用集成电路设计与电子设计自动化M.清华大学出版社，2023。附 录 一元件清单：74LS1122 个；74LS1531 个；74LS1611 个；74LS081 个；NE555 芯片蜂鸣器 稳压电源电阻2 个；1 个；1 台；阻值10K1K150K数量121电容容值0.01uf0.1uf100uf数量211万能电路板导线假设干1 块；附 录 二简易防盗报警器的设计电路仿真图一18