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课程设计报告简易防盗报警器的设计

[5]宋家友,张友汉.新编电子线路设计实用手册[M].福建:福建科学技术出版社,2007。
[6]康华光.电子技术基础数字部分第4版[M].北京高等教育出版社,2000。
[7]郑家龙.集成电子技术基础[M].北京高等教育出版社,2002。
[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,2004。
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,社会人口的流动性大大增加,社会结构和社会治安问题日趋复杂,人们对家庭生命财产的安全越来越重视。因此,人们在生活中逐渐引入报警器,用来预防抢劫、盗窃等意外事件的发生。
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,显示可能采取对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件,就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点,使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。
附录一
元件清单:
74LS1122个;
74LS1531个;
74LS1611个;
74LS081个;
NE555芯片2个;
蜂鸣器1个;
稳压电源1台;
电阻
阻值
10K
1K
150K
数量
1
2
1
电容
容值
0.01uf
0.1uf
100uf
数量
2
1
1
万能电路板1块;
导线若干
附录二
电路仿真图(一)
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
根据状态转换图画状态转移表,如下表:
表3-1 状态转移表
CP
0
0 0 0 0
0 0 0 1
1
0 0 0 1
0 0 1 0
2
0 0 1 0
0 0 1 1
3
0 0 1 1
0 1 0 0
4
0 1 0 0
0 1 0 1
5
0 1 0 1
【主要参考元器件】NE555。
第二章:系统组成及原理
根据课题设计要求初步建立系统框图
图2-1系统框图
2.1检测电路
检测电路是用来检测非法进入者闯进门窗等地所产生的非电信号,比如声音、振动、微弱的人体电信号。并将非电信号转化成电信号,输入到电路中。
2.2定时模块
定时模块的作用是来控制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。
第四章:实验效果
本电路由四部分组成: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,从而使第二片555的四管脚的电平为高。第二片555是一个多谐振荡电路,当四脚为高时,电路振荡开始,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,在一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。
3.1.1555定时器做单稳态电路
图3-1555结构图
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脚控制电压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。
图4-1 电路仿真波形图
第五章:实验调试与分析
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。测量第二片555三管脚的输出电压,在4V左右变化,确定第二片555工作也正常。由此推测,电路的故障出现在分频电路中,测量74LS112的5管脚和9管脚的电压,万用表显示的数值和预计的一样,都为高电平。测量74LS153管脚电压,发现电压都为零。检查此处的电路,发现74LS153没接电源,断开电源,将74LS153的电源管脚焊入电源中。重新将电路接上电源,蜂鸣器响了,但是发出的声音只有一种频率。推测是74LS153或74LS161工作不正常,检测两芯片各个管脚的电压,发现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。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。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2005。
[2]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].北京:电子工业出版社,2002。
[3]赫鸿安,徐红媛.555集成电路实用大全[M].上海科学普及出版社,2005。
[4]张延琪. 常用电子电路280例解析[M]. 北京:中国电力出版,2004第一版。
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1 1 1 1
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1 1 1 1
可求出:
充电时间:(3-3)
放电时间:(3-4)
周期:(3-5)
占空比:(3-6)
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容易,为提高实践能力和电路的实用性,与同组人共同讨论设计出报警声音有多个频率的报警器。分频的实现主要是改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,本次实验选择了J、K触发器来组合成分频器。其设计思路如下:
用到的器件有74LS112(J、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功能表及引脚脚图
74LS153功能表及引脚图:
图3-9 74ls153功能表及引脚图
74LS161功能表及引脚图:
图3-10 74ls161功能表及引脚图
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。此部分电路很容易实现,联系频率控制模块的设计,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。
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,从而达到报警目的。
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
本实验是做一个报警器,当有人触摸到检测电路时,电路发生报警。这要求电路能够及时检测出人体信号,并能通过电路及时报警。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。
传统报警器通常采用触摸式报警、开关报警器、光电报警等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点。本课程设计所设计的简易防盗报警器是借助于数字逻辑电路,采用模块化的设计思想。不仅使得设计变得简单、方便、灵活性强,而且电路简单容易实现,工作稳定。
第一章:设计基本要求
设计一检测电路,将检测器件安装在门、窗等地方,只要有非法进入者闯进,扬声器即会发出1.2KHZ频率的报警声。
(3-2)
图3-3定时模块电路图
3.3频率控制模块
课程设计的基本要求中,产生一频率为1.2KHz的报警声音。要实现这一要求很简单,只要多加一片555芯片,用它做多谐振荡器产生频率1.2KHz。
3.3.1555定时器做多谐振荡器
若将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R2。
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,采用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、危险、紧急情况等状况下以声音、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迅速发展,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。
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化简状态转换表可得到状态方程:
Q1=Q0(3-7)
Q2=Q0*Q1(3-8)
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