课程设计任务书学生姓名：张博专业班级：电信1406指导教师：杨媛媛工作单位：信息工程学院题目: 声光防盗报警电路的设计仿真与制作初始条件：集成触发器、555 定时器、扬声器、led、三极管和必要的门电路或其他器件。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1 周内完成声光防盗报警电路的设计、仿真、装配与调试。

2、技术要求：① 双路防盗报警，当常闭开关 K1（实际中是安装在窗与窗框、门与门框的紧贴面上的导电铜片）发生盗情时，K1 打开，要求延时 1～35s 发生报警。

当常开开关 K2 发生盗情而闭合时，应立即报警；② 发生报警时，有两个 led 交替闪亮，周期为 1～2s，并有双音频警笛报警声，频率为f=1.5～1.8Hz；③ 确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，分析工作原理。

3、查阅至少5 篇近5 年参考文献。

按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。

全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：1）第1-2 天，查阅相关资料，学习设计原理。

2）第3-4 天，方案选择和电路设计仿真。

3）第4-5 天，电路调试和设计说明书撰写。

4）第6 天，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要本报告主要包括三部分。

第一部分，分析讨论防盗报警电路的组成和各部分实现的功能；第二部分，电路的详细设计和说明；第三部分，电路的仿真调试及实物制作。

防盗报警电路主要运用了555芯片组成多谐振荡器，再通过逻辑门电路实现对报警系统的控制。

其次本次实物产品为手工制作的电路板（单面板），其性能良好，满足设计要求。

本文仿真主要依托用Proteus软件实现。

根据实例电路图和已经给定的原件参数，使用Proteus 软件模拟电路，并对其进行性能测试，动态分析，计算数据等操作。

关键词：防盗；报警电路；数字电路；多谐振荡器；Proteus目录第1章数电课设概述 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计目的及意义 (1)1.3开发环境Proteus介绍 (1)第2章课程设计内容 (2)2.1课程设计标准要求 (2)2.2问题探究与分析 (3)第3章电路设计 (5)3.1声光防盗报警电路各部分设计 (5)3.1.1开关1延时电路 (5)3.1.2开关2立即报警电路 (6)3.1.3 LED闪烁控制电路 (7)3.1.4蜂鸣器鸣叫控制电路 (9)3.1.5 LED闪烁电路 (11)3.2声光防盗报警电路整体电路图 (12)第4章仿真与制作 (13)4.1仿真过程 (13)4.1.1延迟仿真 (13)4.1.2三个多谐振荡器输出图像 (14)4.2实物制作与调试 (16)第5章心得体会 (18)附录 555芯片构造及引脚图 (19)参考资料 (21)致谢 (21)第1章数电课设概述1.1设计背景随着经济的发展，各城市的住宅楼日渐增多，防盗问题也愈发重要，一款简单易用的防盗报警器是每一个家庭所需要的。

本次设计的目的是要设计一种低成本的双路声光防盗报警器。

本次设计核心部分是产生周期性的高低电平信号，从而让LED能够闪烁，也让蜂鸣器开始鸣叫，最终达到报警提醒用户可能有盗贼触发了报警器，避免财产损失。

1.2设计目的及意义1巩固、深化和扩展学生的数电知识与初步的专业技能。

2锻炼学生的动手能力，自学软件的能力及分析问题、解决问题的能力。

3通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。

4培养学生工程思维，理论联系实际的能力里，客观认真、实事求是的科学态度和积极探索的钻研精神。

5为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。

1.3开发环境Proteus 介绍Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。

虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。

是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。

在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

第2章课程设计内容2.1课程设计标准要求题目：声光防盗报警电路的设计仿真与制作课程设计工作量：1周内完成声光防盗报警电路的设计、仿真、装配与调试。

技术要求：1、双路防盗报警，当常闭开关 K1（实际中是安装在窗与窗框、门与门框的紧贴面上的导电铜片）发生盗情时，K1 打开，要求延时 1～35s 发生报警。

当常开开关 K2 发生盗情而闭合时，应立即报警；2、发生报警时，有两个 led 交替闪亮，周期为 1～2s，并有双音频警笛报警声，频率为 f=1.5～1.8Hz；3、确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，分析工作原理其他要求：查阅至少 5 篇近 5 年参考文献。

按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。

全文用 A4 纸打印，图纸应符合绘图规范。

2.2问题探究与分析拿到这个课题，首先我要进行的是，明确电路要实现的功能，通过分析，我明确了以下几个主体目标：1：开关状态的逻辑输入。

2：LED控制电路。

3：蜂鸣器控制电路。

通过各个环节的逻辑推理，再参照给定的初始条件，我明确了声光报警电路工作时的逻辑关系：图1 开关触发响应逻辑图以下是分析过程的详解：分析一：明确以上问题之后，对每一个问题进行分析：首先要将开关的断和开的物理状态通过逻辑门电路转化为电信号，这对应的就是开关状态判断的门电路。

特别的是，由于对于开关1断开的情况，要有延时报警的功能，所以在开关1于逻辑门之间，我特别设计了RC延时电路，通过对电容充电达到延时的目的，原理简单，故之后不特别说明。

通过查阅资料以及联系数电课程所学，要实现开关状态的数字化，我们可以采用，把开关连接在电源（高电平）与地（低电平）之间，将开关两端的电压信号作为门电路的输入。

最终，我采用了常用的非门芯片74hc04和与非门芯片74ls00，构成输入信号电路。

分析二：由于电路要实现发生报警时，有两个 led 交替闪亮，周期为 1～2s。

那么LED的闪烁周期就要有一个连续的高低电平实现。

由555构成的多谐振荡器就可以提供这一信号，同时还能通过外接电阻电容的大小来控制闪烁的频率。

分析三：设计要求中要实现双音频警笛报警声，频率为 f=1.5～1.8Hz。

这一部分基本原理仍然是555构成多谐振荡器来产生较高频率的信号输出给蜂鸣器，但是难点在于如何产生双音频的警笛声，即多谐振荡器的输出要有连续的高低频信号。

而根据设计要求的说明，高低音变化的频率应为f=1.5～1.8Hz。

这部分电路的设计成为了整个电路中最难的部分，需要一种巧妙的办法，既能让一个多谐振荡器产生两种频率不同的输出信号，还要让这两种信号按照1.5～1.8Hz的频率进行来回变化。

通过回忆多谐振荡器的设计组成，我意识到，振荡器的振荡周期的长短，取决于电容的充放电时间，假如可以让电容的充放电时间改变，就可以实现一个振荡器输出不同频率的信号。

同时控制这种改变其充放电时间的因素，使其按照1.5～1.8Hz的频率变化，就能实现多谐振荡器的高低频的输出也按照1.5～1.8Hz的频率进行变化。

根据原理，由于硬件上电阻电容不可能实时变化从而改变充放电时间（至少依照所需频率自动改变电阻电容的方案难以实现），所以我想到了另一个决定充放电时间的因素：充放电电压。

假如我可以设置电容所要充到的电压，就可以随心所欲的控制充放电所用的时间，从而改变振荡器的输出频率。

而在555芯片内部，正有这样一个可以改变电容充电电压的输入端：Vco，555芯片的5脚，参考电压的输入端。

设置这一点的电位高低，就可以实现对电容器充电电压的控制，最终改变输出频率。

得到了实现多谐振荡器输出高低音的方法之后，再往前就是如何实现对5脚输入电压高低变化的频率的控制。

这一部分照猫画虎，用另一个多谐振荡器输出1.5～1.8Hz频率的信号给到下一级的5端即可。

对于这一部分的具体参数设置问题与分析，在后面的详解控制电路部分会一一说明。

第3章 课程设计内容3.1声光防盗报警电路各部分设计3.1.1 开关1延时电路如图2所示，该电路采用的是电容并联和电阻串联组成的充放电电路，开关断开时电容充电，至稳态电源电压；开关闭合时，电容被短路，瞬间放电。

开关闭合时，74hc04输入低电平，输出高电平；当开关断开后，电容充电达到高电平，74hc04输入高电平，输出低电平。

图2 延时电路设计图上图所示的延时电路简单可靠，易用性强，充电时间根据公式计算：)ln(t 0712CC I CC V V V C R --= （3.1.1） 由于74hc04逻辑门在2.6V 左右即可改变输出状态，所以可以算出t 约为7s ，满足设计要求1s-20s 。

3.1.2 开关2立即报警电路图3 开关2立即报警电路这一部分的电路非常简单，只需要把开关2串联一个电阻接在电源与地之间即可，同样是将开关两端的电压作为输出。

当开关断开的时候输出高电平，开关闭合时输出低电平。

同时，图中的2输入与非门一个输入接开关2的电位信号，另一个输入接开关1经74hc04非门之后的信号，从而实现只要有一个开关被触发（开关1断开或者开关2闭合），就能产生工作信号。

3.1.3 LED闪烁控制电路（555多谐振荡器）图4 LED闪烁控制电路如图5所示，该图为LED灯控制部分的555多谐振荡器电路，4脚为555芯片的使能端，与上一个与非门相连。

4脚输入为1时，555芯片正常工作。

555芯片2、6脚并联，经过C8与地相连，同时与R11、RV4、R12构成充放电电路，7脚接在RV4中间。

工作原理：图中连接方式构成多谐振荡器，同时设置R11、R12阻值相同，在2、6脚并联点与7脚之间加一个二极管，在2、6脚并联点与R12之间加一个二极管，就可以形成占空比50%的多谐振荡器。

具体工作过程如下分析。