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暗锁报警器.docx
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暗锁报警器
摘要
借用暗锁进行开关的报警器利用超再生调频接收原理,因采用了高增益微型集成电路,故电路简单新颖。
接收效果达到一般调频接收机的水平,同时克服了超再生接收机选择性差、噪声大等缺点,又保持了灵敏度高、耗电少、线路简单和成本低等优点。
讲述了高频高精度的石英晶体正弦波振荡器的产生。
本论文主要介绍了该振荡器的基本工作原理、设计电路、指标。
此外,还具体说明了电路设计的制作过程和元器件的检测、安装、调试等过程。
阐述了技术指标要求测试方法和数据记录。
并对实测数据进行了分析和总结。
由于在工程应用上对高频信号的要求,晶体管的选择,一般要求集电极耗散功率富裕量较大,热稳定性好.要高输入输出电容要小的。
一般而言,选择硅管就可以。
关键词:
报警器开关暗锁
Abstract
TheuseofAMsuper-regenerativeFMreceivertoreceivehigh-frequencyoscillatortheory,byintroducingahigh-gainmicro-integratedcircuits,sothecircuitsimpleandnovel.ReceptiontoreachthelevelofordinaryFMreceiver,whileasuper-regenerativereceivertoovercomethepoorselectivity,somedisadvantagessuchasnoise,butalsomaintainedahighsensitivity,lowpowerconsumption,circuitsimplicityandlowcost.Aboutthehigh-frequencyhigh-precisionquartzcrystaloscillatorsproducesinewave.Thispapermainlyintroducesthebasicworkingprincipleoftheoscillator,designcircuits,indicators.Inaddition,itspecifiestheproductionprocessofcircuitdesignandcomponentstesting,installation,commissioningandotherprocesses.Technicalrequirementsdescribedtestmethodsanddatalogging.Andmeasureddatawereanalyzedandsummarized.Engineeringapplicationsduetohigh-frequencysignalsontherequirementsofthechoiceoftransistors,generallyrequirelargeamountofwealthycollectorpowerdissipation,thermalstability,mustbehigh,inputandoutputcapacitortobesmall.Ingeneral,choosethesiliconetubecanbe.
Keywords:
AlarmKeyHidelock
目录
摘要I
AbstractII
目录III
第一章单片机知识的介绍1
1.1片机的介绍1
1.1.1片机的概念1
1.1.2单片机的历史2
1.1.3单片机是嵌入式系统的独立发展之路3
1.1.4单片机的应用领域3
第二章借用暗锁进行的报警器的设计5
2.1电路工作原理5
2.2元件选择5
2.2.1单向可控硅5
2.2.2继电器6
2.3实物调试6
2.3安装与使用7
2.4工艺要求8
第三章总结与展望13
自我总结13
致谢14
参考文献15
附录1元器件列表16
附录2电路原理图17
第一章单片机知识的介绍
1.1片机的介绍
1.1.1片机的概念
单片机也被称为微控制器(Microcontroller),是因为它最早被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或4位的。
其中最成功的是INTEL的8031,因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。
随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。
90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大的提高。
随着INTELi960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用,32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。
而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起80年代提高了数百倍。
目前,高端的32位单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至1美元,最高端的型号也只有10美元。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。
而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。
事实上单片机是世界上数量最多的计算机。
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。
而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。
汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!
单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合,甚至比人类的数量还要多。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。
概括的讲:
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。
我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影,它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机,在线式就是现场控制,需要的是有较强的抗干扰能力,较低的成本,这也是和离线式计算机的(比如家用PC)的主要区别。
单片机是靠程序的,并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很大力气才能做到的,有些则是花大力气也很难做到的。
一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列,或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话,电路一定是一块大PCB板!
但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机,结果就会有天壤之别!
只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性!
由于单片机对成本是敏感的,所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言,它是除了二进制机器码以上最低级的语言了,既然这么低级为什么还要用呢?
很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢?
原因很简单,就是单片机没有家用计算机那样的CPU,也没有像硬盘那样的海量存储设备。
一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮,也会达到几十K的尺寸!
对于家用PC的硬盘来讲没什么,可是对于单片机来讲是不能接受的。
单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行,所以汇编虽然原始却还是在大量使用。
一样的道理,如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行,家用PC的也是承受不了的。
可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称PC机。
它由主机、键盘、显示器等组成。
还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。
这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。
顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。
因为它体积小,通常都藏在被控机械的“肚子”里。
它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。
现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。
各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。
现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。
究其原因,可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
1.1.2单片机的历史
单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。
SCM即单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。
MCU即微控制器(MicroControllerUnit)阶段,主要的技术发展方向是:
不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。
因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
1.1.3单片机是嵌入式系统的独立发展之路
向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
1.1.4单片机的应用领域
目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。
因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。
可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。
现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进行模块化应用,而不要求使用人员了解其内部结构。
如音乐集成单片机,看似简单的功能,微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理),就需要复杂的类似于计算机的原理。
如:
音乐信号以数字的形式存于存储器中(类似于ROM),由微控制器读出,转化为模拟音乐电信号(类似于声卡)。
在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低了损坏、错误率,也方便于更换。
单片机在汽车电子中的应用非常广泛,例如汽车中的发动机控制器,基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器,GPS导航系统,abs防抱死系统,制动系统等等。
第二章借用暗锁进行的报警器的设计
2.1电路工作原理
借用暗锁进行开关的报警器的电路如图41—1所示,
图41-1
图中,电阻R1、电容C1、单向可控硅SCR和继电器J组成一个密码开关电路。
它的主要作用是在房屋主人开门时切断报警电路的电源,防止房屋主人在开门时也发生报警。
电阻R1、电容C1则组成延时电路,K2为暗锁钥匙,在主人用钥匙开锁时,将钥匙转到既定位置(即使锁舌拉开的位置)后,停留3~5秒,电容C1经电阻R1充电,充电电压上升到可控硅SCR控制极的触发电压,SCR导通,继电器J动作,常闭触点切断报警电路的电源,再开门便不报警。
盗贼撬锁或用万能钥匙开锁时,一是不知在何位置停动钥匙,也不知停留多长时间;如果想快速打开门,钥匙一直插到底部,由于C1上的充电电压未达到SCR的触发电压,可控硅SCR仍处关断状态,继电器J不动作,报警电路电源处于接通状态,而当锁舌抽出,即K3断开,此时立即发出报警声响。
电阻R2、电容C2、三极管BG1、BG2及扬声器Y等组成延时断线式报警电路。
R2和C2组成延时式电路,其作用是防止未关门前合上电源开关K1时报警,因为在门没有关上以前,门锁没有锁上(即K3处于断的状态),若无该延时电路,报警电路将立即报警,但是有了R2、C2组成的延时电路后,由于C2上的充电电压未达到三极管BG1的工作电压,即使门未锁上前已接通了电源开关K1,电路也不会报警。
当门锁上(即K3闭合)后,电容C2的充电电压虽达到了BG1管基极工作电压,但因此时K3接通,使BG1、BG2的基极与发射极短接,导致报警电路不能工作。
当盗贼打开门锁(K3断)时,由于报警电路的电源处于接通状态,电容C2上的充电电压立即使BG1、BG2导通,形成振荡,报警器就会发出报警的声响。
2.2元件选择
2.2.1单向可控硅
可控硅(SCR:
SiliconControlledRectifier)是可控硅整流器的简称。
可控硅有单向、双向、可关断和光控几种类型它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制方便等优点,被广泛用于可控整流、调压、逆变以及无触点开关等各种自动控制和大功率的电能转换的场合。
单向可控硅是一种可控整流电子元件,能在外部控制信号作用下由关断变为导通,但一旦导通,外部信号就无法使其关断,只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。
单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比,单向可控硅正向导通受控制极电流控制;与具有两个PN结的三极管相比,差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。
2.2.2继电器
当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时,使被控制的输出电路导通或断开的电器。
可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。
具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。
广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。
只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。
当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。
这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:
继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
2.3实物调试
J为直流继电器,为保证电源电压降低时报警器能正常工作,根据经验不需选用与电源电压相符的6V直流继电器,选用3V直流继电器,工作既可靠又能保证3V继电器的使用寿命,因为待报警状态继电器线圈无电流流过,而报警时间又很短的缘故。
SCR为单向可控硅,规格1A/100V。
K1是电源开关,可选用任意型拨动开关。
K2为密码开关,它是由置于暗锁中一敷铜缘绝板条构成,如图41—2所示。
K2上的接线由锁内引出,与可控硅SCR的控制极相连。
门锁的钥匙孔与电阻R1未接电源端相连。
图41-2
K3是借助锁舌与设在门框的锁舌扣的锁上与断开,来实现闭合与断线的。
密码开关电路,主要是调整电阻R1或电容C1的数值,使停留时间控制在3~5秒。
报警延时电路,是改变电阻R2或电容C2的数值,使主人接通电源开关K1至走出门外关好门上好锁这段时间,报警器应该不报警。
此段时间考虑老年人动作慢,一般控制在7~9秒。
报警发声电路,应依据人们对声音的需要,适当改变电容C3的容量,即可改变音调及音响。
2.3安装与使用
为缩小报警器的体积,电源选用4节5号高能电池,电池与电路元件板装在同一盒体内,其盒面上设有电源开关K1,扬声器通过引线与报警器相连,并置于门框上,扬声器口向着门外。
密码开关K2和断线开关K3同报警器及门锁的连线,如图41—4所示。
图41-1
在正式使用前,应当使家人多次练习钥匙转动到钥匙孔的何种位置需要停顿,停顿的时间可以用默数3~5个数的办法,尔后再继续转动钥匙,也可以在钥匙处的门板上,用别人无法查觉的标记来指示钥匙停顿位置。
使用时,主人先把电源开关置于通的位置,在规定时间内将屋门锁好,报警器自动进入待报警状态。
待报警期间,任何人不按规定转动钥匙或破门撬锁,便立即报警。
主人进屋开门时,将钥匙转到规定位置,停留规定时间后再转动钥匙,即解除待报警状态。
停顿时间不能小于规定时间,否则就报警,因为小于规定时间可控硅SCR未被触发,继电器J不动作,报警电路电源尚未切断,而门锁打开(即K3断),便进行断线报警。
在安装时,应使门锁的锁舌与舌扣紧密结合,不答应有任何造成松动的间隙,否则引起断线报警,这是因断线开关借助门锁的缘故。
这种密码式开锁法,不仅适于一开的暗锁,也适于两开(即扭两次钥匙)的暗锁。
在两开的暗锁上装密码金属窄条时,应设置在第一开的位置上。
2.4工艺要求
技术工艺,是衡量一个企业是否具有先进性,是否具备市场竞争力,是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。
随着我国报警器市场的迅猛发展,与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。
了解国内外报警器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格,提高市场竞争力十分关键。
本设计通过参考大量专利文献对报警器的工艺技术进展做了系统介绍,通过详细的调查和权威技术资料及相关情报的收集,提供了报警器产品核心技术应用现状、技术研发、工艺设备配套、高端技术应用等多方面的信息,对于企业了解各类报警器产品生产技术及其发展状况十分有益。
此报警器主要功能部分采用成品的模块,所以比较容易制作。
它有遥控设定防盗、遥控关闭防盗自动锁定引擎和防抢劫等功能。
工作原理如下:
电源接通后按动遥控器防盗设定键(A键),HY988AI/O端输出跳变高电平经D3使T3导通HY-5高响度喇叭发声作为回应信号。
同时HY988AA输出端输出高电平经R1为T1提供基极电流,这时如果HY966受到轻微震动,其输出端输出高电平脉冲使T1导通,T1的导通使C1瞬间充电至+5V左右,此电压高于比较器参考电压,比较器反转输出高电平经A1B缓冲后驱动继电器吸合、HY-5喇叭报警。
此后如HY966不在受到震动C1经R4缓慢放电,当C1上的电压放电至低于比较器参考电压时,比较器反转输出低电平,继电器释放、报警停止,继续警戒状态。
如果在报警过程中按遥控器关闭防盗键(B键),则HY988AA输出端变为低电平T1失去基极电流,同时经D2使C1快速放电,报警立刻停止。
降压的特点,电容器可对和初级发光二极管提供约为的近似恒流源性质的电流。
这时光祸次级亦导通,输出低电平到门电路的、脚,这里的门电路当反相器用,故脚点输出高电平,至门电路的脚,电话线路正常时,点也输出高电平加于门电路的脚,这时门电路的脚输出低电平,如果门电路的、脚也正常输出低电平,这样由于栅极处于低电平状态而截止,即报警器处于不报警状态。
当市电停电,或市电被人为切断时,心初级因无电源而截止,熄灭表示市电停电,次级也截止,输出高电平到门电路的、脚,于是门电路的脚输出低电平,此时,门电路的输入端脚为低电平,根据与非门电路的逻辑关系,门电路输出高电平,这里二极管SCR与电阻R1组成了或门电路关系,只要有一个二极管导通输出高电平,日点便输出高电平。
因此,此时不论其它部分情况如何,就会被点输出的高电平而加上正电压导通,然后触发音乐集成片发出报普声音。
电话线路检测采用直接取电话线路电压进行采样,一在这里的作用是防止电话线路接入电路时正负极性搞错。
为了不影响电话线路的畅通,我们在这里仅取电话线路左右的采样电流,是限流电阻R3和具有籍制电压的作用,使匕点输出高电平电压被籍制在3V左右,以保护集成电路的使用安全。
市电绪电路上可以看出来,当电话线路正常畅通时,匕点输出高电平,门电路1的脚输入为高电平,由于市电正常时脚也为高电平,所以4脚输出低电平,如果其他方面检测正常的话,门电路亦输出低电平,3点输出低电平,得不到正向偏置电压而截止,报警器处于不报警状态。
当电话线路被人切断时,匕点无电压,熄灭表示电话线路中断,门电路的2脚输入为低电平,于是,与非门1脚输出高电平,点输出高电平,导通,触发报警器报警。
门、窗、通道部分的布控报警,通过与非门电路、来控制。
路共四路线路接法相同。
布控采用了闭环回路形式结构,例第路即由、及传感器组成一个闭合电路,传感器采用长闭结构的磁性门封,或用细漆包线代替,平时正常时点输出高电平,同理,正常时点也是高电平与非门电路输出低电平,截止,报警器不报警。
当门窗,或通道有人走过,将磁封分离,或将细漆包线带断,此时,电源通过对充电,点随即降为低电平,门电路的点就输出高电平,日点输
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