基于555定时器的防盗报警设计doc.docx

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基于555定时器的防盗报警设计doc

基于555定时器的防盗报警器的课程设计报告

1.1设计背景

随着经济的发展，各城市的交通日渐增多，需要相当量的交通工具，其中以中、轻型汽车，私家车见多，而汽车防盗报警器是每一辆车所必需的。

本次设计的目的是要设计一种能够适应广大汽车，私家车等等的汽车防盗报警器

1.2设计概述

本设计是用了三部分相对独立的分立元件共同组成的汽车防盗报警器。

第一部分为触发器，当有人盗车时，引发触发信号，使报警器报警，2N6660型号的场管构成共栅极电路使之产生触发信号；第二部分由555集成器件构成的单稳态触发器，其作用是控制报警的时间，，通过改变电阻的大小调整报警时间的长短；第三部分是由555构成的多谐波振荡器，其作用是控制报警信号的频率，同样通过调整电阻的大小从而控制报警频率的范围

1.2.1设计目标

设计一个报警时间长短、高低均可调整，且电路简单，工作可靠的汽车防盗报警器。

基本功能：

①当有人盗车时，报警器就会发出报警声。

②报警器具有报警声的时间长短，频率的高低均可调节功能。

发挥部分：

①报警器的触发部分是独立的分立元件，所以可以设计多个触发器，在需要坚实的地方安装触发器，以实现多点触发的功能。

1.2.2技术路线

要实现该设计，就应把整个电路分为几大模块。

分别是触发模块，时间控制模块，品路控制模块。

先通过对各个模块进行设计、调试之后再将其组合起来进行整机调试。

1.2.3实施计划

首先就是要理清实现设计的框图，在总体框图的指导下，作出具体的电路图，由要设计实现的功能，计算出各个电路元件的值，并逐一对各个元件进行选择。

最后用仿真软件对设计进行仿真操作，调试软件，并对照出的设计有误的地方进行必要的修正，确保设计的正确。

1.2.4必备条件

要实现该电路的设计，首要的就是要制定出设计的实现框图，并在老师的指导和参照资料的条件下作出具体电路图，选定实现实现该设计的各种元器件。

另外，还应由必要的软件帮助设计的完成。

2总体方案设计

对同一种目的的实现，可以用不同的方案，下面就着重介绍以下两种方案对同一目的的实现方法。

并比较两种方案的优劣。

2.1方案比较

2.1.1方案一

系统框图如图2.1所示。

图2.1方案一的系统框图

工作原理简述：

当有人盗车时，触发电路的触发电路部分，产生一个报警信号，此信号经过场管进行放大并且经信号输出，再由时间控制部分，频率控制部分来决定报警时间的长短，报警频率的高低，再将最终输出信号传送到报警发声器，达到报警的效果。

2.1.2方案二

系统框图如图2.2所示。

图2.2方案二的系统框图

工作原理简述：

有人盗车时，触发开关，使得由两个三极管构成的语音互补型振荡器，超低型无稳态振荡器，均进入工作状态，产生高低交错的电平，产生报警信号并将其传送到报警发声器，达到报警效果。

2.2方案论证

表2.1方案一、二论证分析

方案一

优点

报警时间，报警频率可调，性能可靠，方便实用。

此报警器的制造成本比较低，成品价格相对实惠。

缺点

触发电路需要在做改进，以便于在实际中的运用。

方案二

优点

电路制作也比较容易，使用效果好，平时不耗电，

缺点

防盗细铜丝容易被拉断，引起错误报警

2.3方案选择

方案一的原理简单，所用555集成器件和2N6660场管，性能可靠，都比较经济，方便实用。

成品价格相对实惠，且性价比高，在实际运用中消费人群广，便于普及，市场潜力相当可观。

经过综合考虑，最终选择了方案一。

3单元模块设计

本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。

3.1报警电路组成表

模块

作用

触发部分

产生并输出报警信号

时间控制部分

控制报警时间的长短

频率控制部分

控制报警频率的高低

3.1.1触发模块设计

报警器的电路原理图的触发部分如图所示：

场效应晶体管2N6660组成一级电压放大器，通过可调电阻RV1调节场效应晶体管放大器的栅极偏压来调节电压放大器的增益。

由于场效应晶体管放大器具有很高的电压增益，因此用一级放大器就可满足电路的要求。

压电陶瓷声传感器被声波激发后输出脉冲电信号，并经过2N6660放大后由漏极3输出，通过祸合电容器C3去触发单稳态触发器

3.1.2时间控制部分模

块设计

由555时基集成电路与R4、RV3、C2组成的单稳态触发器，受低电平或脉冲下降沿的触发而翻转。

平时，555时基集成电路的3脚输出低电平。

当压电陶瓷声传感器受到触发后输出脉冲信号并经场管放大后由漏极3输出时，输出脉冲的下降沿将单稳态电路触发并使其翻转，3脚输出高电平。

555时基集成电路3脚翻转后，电路进人暂稳态，电源通过R4向C1充电，充电时间约2min。

2min后，C2充电电压升高到6脚的阑值电平，触发器自动翻转，3脚恢复低电平，电路进人稳态。

而单稳态输出的控制时间长短的信号由电阻，电容R4、RV3、C2共同决定，其公式为：

（3-1）

　　其中R即是R4与RV3之和，C即是C4。

在本设计中RV3为可调电阻，范围是0-91K

所以电阻和的范围是91-182K，而电容是100uF,根据公式有：

　即是：

报警时即是：

报警时间控制在10到20秒之间。

间控制在10到203.1.3频率控制部分模块设计

报警器的声发频率电路是一个由555时基集成电路组成的多谐振荡器，受总复位端4脚的控制而工作。

平时，由于555时基集成电路的3脚输出低电平，振荡器不工作；当555时基集成电路的3脚输出高电平时，振荡器开始工作，发出报警声。

而多谐振荡器的振荡频率由R5,R6，RV2与C4的数值决定。

调整RV2的数值，可得到所需要的振荡频率和报警声。

而决定频率的公式如下：

（3-2）

在本设计中，根据公式计算可以得到频率的取值范围是2381Hz到3571Hz之间。

3.2电路参数的计算及元器件的选择

电路元器件选择：

场效应晶体管选用VT66或V40AT场效应晶体管，由于场效应晶体管放大器具有很高的电压增益，因此用一级放大器就可满足电路的要求。

压电陶瓷声传感器B选用Φ27mm的压电陶瓷片，如F1'-27、HTD27A-1等型号，其参数与设计本身的要求就比较合适。

555时基集成电路可选用NE555或LM555时基集成电路，以为此集成电路性内容能够可靠，容易制作，价格相对便宜，且参数业余本设计的要求相吻合。

电路参数的计算：

时间的计算：

（3-3）

频率的计算：

（3-4）

上极限时

下极限时

3.3特殊器件介绍

3.6.1555定时器

图3．４　555管脚图

555为一8脚封装的器件，其各引脚的名称和作用如下：

1脚—GND,接地脚；2脚—TL,低电平触发端；

3脚—Q,电路的输出端；4脚—/RD,复位端，低电平有效；

5脚—V_C,电压控制端；6脚—TH,高触发端；

7脚—DIS，放电端；8脚—VCC,正电源端，其电压范围为：

5～16V。

555组件接上适当R、C定时元件和连线，可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。

在外加输入信号的作用下，NE555的功能如表2．2所示，其中X表示任意态。

输入

输出

TH

TL

/RD

Q

放电管状态

X

X

0

0

导通

＞2/3VCC

＞1/3VCC

1

0

导通

＜2/3VCC

＞1/3VCC

1

保持不变

保持不变

＞2/3VCC

＞1/3VCC

1

0

导通

＜2/3VCC

＜1/3VCC

1

1

截止

表3．2NE555功能表

555定时器具有如下几个特点：

1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。

其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。

3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。

4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

5系统调试

5.1系统仿真总图

详见附录所示。

5.2系统仿真参数设置

在系统调试之前，我们需要对系统进行参数设置，如表5.1和5.2所示。

表5.1元件参数表

序号

编号

参数

1

R1

100K

2

R2

25K

3

R3

56K

4

R4

91K

5

R5

2K

6

R6

1K

7

Rv1

91K

8

Rv2

1K

9

C1

10uF

10

C2

100uF

11

C4

0.1uF

12

C8

0.056uF

表5.2元件参数表

元件

型号

数量

报警扬声器

YD57一2型等80

1

滑动变阻器

POT-HG

2

电阻（Ω）

9c06031A910FKHFT

6

场管

VT66或V40AT

1

电容器

耐压值为l6V的铝电解电容器

5

定时器

NE555

2

直流电源

9V

2

压电陶瓷声传感器

F1'-27、HTD27A-1等型号

1

示波器

OSCILLOSCOPE

1

5.3功能调试

通过几天的的理论设计,为了验证对理论应用的正确性，选用Protues进行仿真，验证所设计的电路能否实现报警器的功能，以及报警时间频率的可调节性。

5.2.1防盗报警电路

5.2.1.1调试目的

测试电路能否实现报警器的功能，以及报警时间频率的可调节性。

5.2.1.2触发电路调试

触发电路如图5.1所示：

图5.1触发电路

图a

图b

图5.2均为触发测试波形图

图5.2均为触发部分的测试波形，右侧是可知，在受到外界出发时，能产生触发信号图a所示，在参数设定的时间后，触发信号消失，波形为图b所示，也就是在参数控制的时间内，报警信号会停止。

5.2.1.3时间控制部分电路调试

时间控制部分电路如图5.3所示：

图5.3时间控制部分电路

图5.4时间测试波形图

由时间测试波形图可知，当接收到触发部分的报警信号后，在设定的参数下，经过设定的时间，会产生一个停止信号，使报警停下，从而达到控制时间的目的。

5.2.1.4频率间控制部分电路调试

频率间控制部分电路如图5.4所示

图5.4频率间控制部分电路

图5.4时间测试波形图

由频率测试波形可知，当接收到触发信号后，产生交错的高低电平，其频率的控制有参数的设定来决定，通过改变参数即可控制频率的范围。

5.4调试结果分析

5.3.1调试电路已实现的功能

通过先分步调试后整体调试的方法，本设计已实现了报警时间频率均可调节控制的报警器。

5.3.2调试中遇到的问题和此电路的不足

在调试的过程中遇到了许多的问题，比如说各个参数的计算，对电路图的修改，对事件频率控制参数的计算设定等等，在经过多次调试之后，最终达到了预期的效果。

6系统功能指标参数

本节主要介绍时实现设计的电路。

6.1系统实现的功能

此报警器的用途比较广泛，可以实现汽车防盗报警，其触发的部分为分立元件，所以可以在汽车不同的位置设置此触发部分，以实现多点触发，增强了此报警器的适用范围，在实际运用中，经过一定的改造，还可用于不同方面的报警，例如果园防盗报警，水温盗报警，贵重物品防盗报警等等。

6.2系统指标参数测试

对于本设计系统的参数测试，总共分两步。

第一步就是将自己设计的电路用软件protel作出具体的线路图，用protel自带的检测功能检测线路是否连接有误，直到修改线路至无误为止。

第二步就是将我们的电路的各部分分开进行仿真。

对此部分仿真可用到仿真软件proteus。

在对每个部分仿真达到正确结果后，然后将各个模块连接起来进行整体测试。

经过仿真证明我设计的八路抢答器电路工作正常。

6.3系统功能及指标参数分析

通过前面的参数计算和仿真的如系统各元件的参数表如表6.1所示。

表6.1元件参数表

元件

型号

数量

报警扬声器

YD57一2型等80

1

滑动变阻器

POT-HG

2

电阻（Ω）

9c06031A910FKHFT

6

场管

VT66或V40AT

1

电容器

耐压值为l6V的铝电解电容器

5

定时器

NE555

2

直流电源

9V

2

压电陶瓷声传感器

F1'-27、HTD27A-1等型号

1

示波器

OSCILLOSCOPE

1

7结论

经过课程设计的实践说明方案是可行的，此汽车防盗报警器的性能比较可靠，用的元件比较实惠，容易制作，在使用中，其报警时间，报警频率均可比较方便的进行控制，且比较容易被大众人群所认可和消费，是一款性价比比较高的汽车防盗报警器。

当然此防盗报警器也存在一些不足的地方，这个需要在使用过程中根据不同的情况，不同的车型，不同的用途，做一些比较有针对性的进行改进，比如说触发装置如何设计才能更加隐蔽，触发更加灵敏。

随着科技的进步，新的设计，新的改进方案一定会使得此报警器的性能越来越高。

8设计总结

8.1设计的收获体会

汽车防盗报警器是基于一个场管作为信号触发装置，单稳态触发器，多谢波振荡器组合而成的汽车防盗报警器。

它主要是由场管构成一个共栅极触发装置，在有人盗车的时候引发触发装置，产生报警信号；此信号的经过一个由555构成的单稳态触发器对其报警时间进行控制，利用一个电容和一个滑动变阻器，通过改变电阻的大小可以对时间的长短进行控制。

在经过一个由555构成的多谐波振荡器对报警信号的频率进行控制，通过一个定值电阻，一个滑动变阻器以及一个电容，改变滑动变阻器的值进而控制报警频率的高低，由此共同构成一个对报警信号的频率，时间都能进行控制的汽车防盗报警器。

本报警器最大的特点就是电路简单，报警时间，报警频率可调，性能可靠，方便实用。

此报警器的制造成本比较低，成品价格相对实惠，上面已经作了详细的介绍。

这些都是一些比较基本的电路，较容易被人掌握和认识，对于初学者来说也比较容易完成认识以及制作过程。

而且此报警器的功耗比较低，很适合普通人群的消费和使用。

8.2对设计的进一步完善提出意见或建议

当然此防盗报警器也存在一些不足的地方，这个需要在使用过程中根据不同的情况，不同的车型，不同的用途，做一些比较有针对性的进行改进，比如说触发装置如何设计才能更加隐蔽，触发更加灵敏。

通过此次课程设计，是将理论与实际结合的很好的实践，对于我们的动手能力是一次很好的提升，在设计中遇到很多课本知识所难以解决的问题，这就考验了我们在实际中对问题的解决能力，对于资料的运用，对于自主学习已解决问题的能力都是一次很有意义的考察与提升。

也让我们在以后的学习生活要自主学习，主动提高自己解决问题的能力。

附录：

系统仿真总图