家庭防火放盗报警器目录摘要 (3)Abstract (4)第一章家庭防火防盗报警器的总体设计 (5)1.1问题的引出 (5)1.2适用范围 (5)1.3方案的论证与比较 (5)1.3.1防盗功能的部分 (5)1.3.2防火功能部分 (6)第二章家庭防火防盗报警器单元模块设计 (6)2.1人体感应信号输入及单稳态触发器的设计 (6)2.2单稳延时电路的设计 (7)2.3多谐振荡器及输出电路的设计 (8)2.4烟雾检测器设计 (9)第三章家庭防火防盗报警器的仿真分析 (9)3.1单稳态触发器的仿真分析 (9)3.2单稳态延时电路的仿真分析 (11)3.3多谐振荡器的仿真分析 (13)3.4烟雾检测器的仿真分析 (14)总结 (15)参考文献 (16)致谢 (17)附录一家庭防火防盗报警器的总体电路图 (18)附录二家庭防火防盗报警器电路元件明细表 (19)摘要家庭防火防盗报警器主要由金属片、单稳态触发器、单稳态延时电路、气敏传感器和多谐振荡器五部分构成。

它主要利用555电路可组成单稳态触发器、单稳延时电路、多谐振荡器，达到对人体的感应信号的使IC1触发置位，IC2的延时和触发IC3多谐振荡器，发出报警音响。

同时还设计了一个QM-N5气敏传感器与W1等组成烟雾检测器，控制可燃气体或烟雾超过一定的浓度使IC3起振，发出音响报警信号。

运用protel se99软件绘制了单元电路和总体电路图；借助Multisim2001和Proteus 仿真软件对电路进行了仿真虚拟实验。

关键词防火防盗报警器AbstractThe family fire protection burglar alarm mainly by the tinsel, the monostable trigger, the monostable delay circuit, the gas sensor and the multivibrator five parts constitutes.It mainly uses 555 electric circuits to be possible to compose the monostable trigger, the list steady delay circuit, the multivibrator, achieved causes IC1 to the human body induction signal to trigger sets at the position, the IC2 time delay and triggers the IC3 multivibrator, sends out reports to the police the sound.Simultaneously has also designed QM-N5 composition smog detectors and so on gas sensor and W1, the control flammable gas or the smog surpasses certain density to cause the IC3 starting of oscillation, sends out the audible alarm signal.Software has drawn up the unit electric circuit and the overall circuit diagram using protel the se99; Has carried on the simulation hypothesized experiment with the aid of Multisim2001 and the Proteus simulation software to the electric circuit.Key word fire protection burglar alarm第一章家庭防火防盗报警器的总体设计报警是当有人开锁时，人体的感应信号使触发器触发位置，经过延时电路，延时约为60秒（目的在于使主人开门后关掉报警器的电源，而对于小偷来说，因破门开锁需要一定的时间，一般会超过60秒钟），延时电路输出的单稳态脉冲触发多谐振荡器，音响报警；还有就是可燃气体或烟雾的浓度超过一定的浓度时，传感器间的电阻变小，使传感器电路输出为高电平，多谐振荡器起振，发出音响报警信号，提请用户注意。

家用防盗报警器属于家居安全防范用品。

在所有市售家用电子产品中，家庭防火、防盗报警装置使最为复杂也是最为昂贵的。

并不是报警装置价格越昂贵，功能越多，就能提供更强的保护。

现在，报警器电路新颖、成本低廉、制作容易、耗电量小，是设计者追求的目标。

1.1问题的引出现在的新闻里经常有关于家庭火灾或有人煤气中毒等事件的报道，造成了不必要的人员伤亡和财产损失，对社会的安定和安全有不小的影响。

家庭防火防盗报警器就是为了提醒煤气、液化石油气、天然气的超浓度或有人破门开锁而设计的装置。

1.2适用范围所有的使用液化石油气、天然气或煤等能源和经常没人在家的家庭和其他一些相类似的地方。

1.3方案的论证与比较1.3.1防盗功能的部分方案一：如图1所示，利用555电路组成的单稳态触发器，单稳延时电路和多谐振荡器等对人体感应信号的处理。

当人体的感应信号经第一个555定时器组成的单稳态触发器电路，电路进入暂稳态，输出一个高电平。

然后在单稳延时延时后又输出一高电平，其输出的单稳态脉冲触发多谐振荡器，发出报警音响。

1234568IC2555100K R2390R31MR447μC40.01μC5BG1V1BG2V2100KR V3+6V VDD＜VDD ／3时，VO1跳变为到电平，电路进入暂稳态。

此后电容C1充电，当C1充电至VC1=2VDD ／3时，电路的输出电压由高电平翻转为低电平，同时555内的放电三极管导通，于是电容C1放电，电路回到稳定状态。

如果忽略555内的放电三极管的饱和压降，则VC1从零电平上升到2VCC ／3的时间，即为输出电压VO1的脉宽tw=Rcln3≈1.1RC.通常R 的取值在几百欧至几兆欧之间，电容取值为几百皮法到几百微法。

这种电路产生的脉冲宽度可从几个微秒到数分钟，精度可达0.1%。

2.2单稳延时电路的设计如右图2.2.1所示，IC2和C4、R4等组成单稳延时电路。

当没有人体的触发信号触发时，接通电源后，由于IC1的输出VO1为低电平，所以BG1截止，BG2导通。

那么就有IC2的2、6脚为高低平，使电容C4两端的压降近似为零，电容不充电，单稳态延时电路的输出VO2问低电平。

若有触发信号到来时，IC1输出高电平，BG1导通，BG2截止。

又由于电容C4两端的电压不能突变，在BG2截止的那一瞬间，电容两端的压降仍然大约相等，但马上IC2的2或6脚的电位会因下面接了一电阻和地线而逐渐下降，这时IC2的2和6脚都是低电平，使单稳态延时电路的输出VO2越变为了高电平。

同时，它导致了电容C4两端的电位不平衡而致使电容C4通过R 和BG2进行充电。

直到IC2的2和6脚的电压等于2VDD ／3时，输出VO2又跳变为低电平，回到稳定状态。

延时时间 td=1.1R4C4图示的参数对应的延时约为60秒钟此。

图VI2 VO212345678IC35551K R57.5KR875KR90.01μ0.01μC622μC7BG3V3390R7Y+6V VDD延时模块的设计是为了当主人开门后关掉报警器的电源，而对于小偷来说，因破门开锁需要一定时间，一般会超过60秒，，IC2输出的单稳态脉冲触发IC3多谐振荡器，音响报警。

2.3多谐振荡器及输出电路的设计如图2.3.1所示，IC3、C7和音响Y 组成。

因为IC3的4脚是其的复位输入端，当4脚输入为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出端VO3都为低电平，所以当在没有IC2输出的单稳态触发脉冲（整个电路没有人体感应信号触发）时，VI3就是IC2的输出信号，为低电平，使得输出VO3也为低电平。

当前面有单稳态触发脉冲时，IC3的4脚变为高电平，这时由于在接通电源后电容C6通过R8和R9进行充电，当VC6上升到2VDD ／3时，使输出VO3为低电平，同时IC3内的放电三极管导通，此时电容C6放电，VC6也随之下降。

当VC6下降到VDD ／3时，VO3翻转为高电平。

电容器C6放电所需的时间为 tpl=R9C6Vln2≈0.7R9C6当放电结束时，IC3内的放电三极管截止，VDD 通过R8和R9向电容器C6充电，VC6由VDD ／3上升到2VDD ／3所需要的时间为tph=（R8+R9）C6ln2≈0.7（R8+R9）C6当VC6上升到2VDD ／3时，电路的输出VO3又翻转为低电平。

如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到了一个周期性的矩形波。

其振荡的频率为f=1／（tpl+tph ）≈1.43／（R8+2R9）C6由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。

图2.3.1VI3 VO3AQ M-N 52-3KRPB+6V V DD当它受到IC2输出的单稳态脉冲触发，发出报警音响。

图示IC3的振荡频率为1000HZ 左右。

2.4烟雾检测器设计如图2.4.1所示，QM-N5与W1等组成烟雾检测器设计。

当没有人体感应信号输入时，接通电源后，由于QM-N5和W1等的分压，使得IC3的4脚的输入为低电平，且它是直接复位输入端，那么其输出VO3也为低电平，不能时音响发出报警信号。

然而，若烟雾或可燃气体超过一定浓度时，气敏电阻A-B 间电阻变小，使B 点的电位足以使BG3导通，IC3的4脚输入成高电平，IC3起振（具体过程请看2.3多谐振荡器及输出电路的设计），发出音响报警信号。

第三章 家庭防火防盗报警器的仿真分析3.1单稳态触发器的仿真分析当人体的感应信号输入时，引起IC1的2脚的输入的变化，导致了它的输出VO1的跳变。

如下图，仿真1为没有触发信号时的IC1的输入VI1为高电平，输出图2.4.1仿真图1VO1为低电平。

但有人体的感应信号触发时，VO1跃变为高电平，当电容充电到2VDD／3时，又回到到低电平。

其波形变化如下的VI1和VO1的仿真波形1所示。

VO1仿真波形1 VI1仿真波形1当有人体感应信号一直触发时，VO1也一直为低电平，但只要停顿一下就也会触发使VO1输出一直为高电平。

其波形如下VI1和VO1仿真波形2所示。

VI1仿真波形2 VO1仿真波形23.2单稳态延时电路的仿真分析如下仿真图2所示，当VO1为高电平时，有如VI2和VO2仿真波形。