双路防盗报警器设计.docx
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双路防盗报警器设计.docx
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双路防盗报警器设计
**大学
毕业设计说明书
题目:
双路防盗报警器设计
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学号:
姓名:
指导教师:
完成日期:
双路防盗报警器
摘要:
随着经济的迅猛发展,人们的防盗意识越来越强烈,报警器的应用也深入了家居生活。
目前,许多家庭都使用了较为安全的防盗门,不过“上有对策,下有应策”,盗窃的事件层出不穷,如果再设计和生产一种廉价、性能灵敏可靠的防盗报警器用于居民家中,必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。
为此,提出“双路防盗报警器”的设计任务。
它主要有电源稳压部分、延时触发器、报警声单元、警灯驱动单元几部分组成。
该报警器既适用于家庭防盗,也适用于中小型企业单位。
具有灵敏度高、可靠性好、经济实用的特点,当发生盗情时,可以立即报警,也可以延时1~35秒再报警,同时有两个警灯交替闪亮,并有警车的报警声发生,增加了对犯罪分子的威慑气氛。
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关键词:
防盗,报警,延时触发器,报警声单元,警灯驱动
DualBurglarAlarm
Abstract:
Thisisadevelopmentofsociety,WiththefurtherreformandopeningandChina'srapideconomicdevelopment,alarmapplicationofthehouseholdlifedeeply.Atpresent,manyfamilieshaveusedarelativelysafeguardagainsttheft,but"countermeasures,thereshouldbeundertheevent,"theftcuratoremergeinendlessly,ifagaindesignandproductionofacheap,sensitiveandreliableperformanceforresidents'homethealarmsystem,willintheguardagainsttheftandensurethepropertysecurityplaymoreeffectiveaction.Forthis,putforward"doubleroadandalarmsystem"designtask..Itmainlytherearepowervoltagestabilizer,delayflip-flop,alarmpartsoundunit,lightsdriveunitmoreparts.Thisalarmappliestobothfamilysecurity,alsosuitableforsmallandmedium-sizedenterpriseunit.Hasahighsensitivity,goodreliabilityandeconomicalandpracticalcharacteristics,andwhensomethingstolen,canimmediatelyreporttothepolicefeeling,alsocandelay1~35seconds,andhavetwolightspoliceablaze,andapolicecaralternatingthealarmsoundoccurs,addedtothecriminalsdeterrenceatmosphere.Intheprotectionofpropertyand.
Keywords:
Security;Alarm;Delayflip-flop;Alarmsoundunit;Lightsdrive
第一章绪论。
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1.1前言。
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1.2设计任务与要求。
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第二章设计方案论证及方块图。
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第三章电路组成及工作原理。
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3.1电源稳压器。
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3.2延时触发器。
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3.2.1与非门电路。
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3.2.2基本RS触发器(与非门)。
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3.2.3延时触发器工作原理。
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3.3报警声发生单元。
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3.3.1.555定时器组成的多谐振荡器。
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3.3.2报警声发生单元工作原理。
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3.4警灯驱动单元。
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3.4.1工作原理。
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3.4.2总电路图。
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第四章电路元器件选择与计算。
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24
4.1元器件选择。
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24
4.2计算。
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第五章安装与调试。
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5.1基本RS触发器。
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5.2555多谐振荡器。
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第六章小结。
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31
第一章 绪论
1.1前言
人类社会进入21世纪,科学技术获得了空前的发展。
当今,由于电子计算机技术、现代通讯技术的进步,使人们在空间和时间上的距离都大大地缩短了。
现在,大家坐在家里便可以了解发生在世界各地的事情,通过电视屏幕就可以看到大洋彼岸进行的国际体育比赛,或千里之外的亲人“面对面”交谈。
查阅资料可以不去图书馆,订票购物都可以在家里进行。
无纸办公,在家上班也变得轻而易举。
从琳琅满目,功能纷呈的家用电器到工厂自动化控制生产过程,从宇宙航行到水下机器人作业,从电报电话到光纤通信,所有这一切都向人们显示信息时代繁花似锦的动人景象。
近年来,随着改革开放的深入发展,人民的生活水平有了很大提高。
各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有,并且人们手中特别是城市居民的积蓄也十分可观。
因此,越来越多的居民家庭对财产安全问题十分关心。
目前,许多家庭使用了较为安全的防盗门,如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器用于居民家中,必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。
为此,提出“双路防盗报警器”的设计任务。
该报警器适用于家庭防警、也适用于中小企事业单位。
其特点是灵敏、可靠,一经触发,可以立即报警;也可以延时1~35S(秒)再报警,以增加报警的突然性与隐蔽性。
报警时可以发出类似公安警车的报警声之外,两只警灯还可同时交替闪亮,增加了对犯罪分子的威慑气氛。
1.2设计任务与要求
1.设计一个双路防盗报警器,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1~13s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,有两个警灯交替闪亮,周期为1~2s,并有警车的报警声发生,频率为f=1.5~1.8kHz.
3.选择电路元、器件。
4.安装调试。
第二章设计方案论证及方块图
目前市售的防盗报警器有的结构复杂、体积大、价格贵,多适用于企事业单位用。
而一些简易便宜的报警器其性能又不十分理想,可靠性差。
综合各种报警器的优缺点,并根据本设计要求及性能指标,兼顾可行性、可靠性和经济性等各种因素,确定双路防盗报警方要组成部分的方块图如图2—1所示。
它由电源稳压部分、延时触发器、报警声发生单元和警灯驱动单元四部分组成。
图2—1双路防盗报警器方框图
第三章电路组成及工作原理
3.1电源稳压器
我国,一般家用电器在设计时,都以220伏电压为标准,高于或低于220伏,会对家用电器产生影响,甚至会烧毁家用电器。
家用稳压器,就是调节过高或过低电压,使通过稳压调整后的电压维持在220伏,以保证家用电器的正常工作。
本文介绍的是一种简单的家用防盗报警电路,因此电源稳压部分不须太过复杂,它主要用的是干电池,也就是10伏左右的电源电压,为人们制造提供了十分便利的条件。
3.2延时触发器
其主要功能为延时触发器和即时触发,该部分电路主要有K1常闭开关(延时触发开关),K2常开开关(即触发开关),与非门G1~G3,二极管D1与D2,电容C1与C2和电阻R1~R4及电位器Rw组成。
A点输出与其它两路节点相连。
其电路如图3.2.1所示.
图3.2.1延时触发器电路图
3.2.1与非门电路
图3.2.2(a)所示为与非门电路,图(b)为其逻辑符号。
它是在二极管与门的输入端级联一个非门组成的。
它的逻辑功能是依靠与门的输入信号和控制非门的工作来实现的。
与非门的真值表如表3.2.3所示,由该表可看出与非门的逻辑功能为:
当输入A、B中有低电平0时,输出Y为高电平1;只有当输入A、B都为高电平时,输出Y才为低电平。
其输出逻辑表达式为:
图3.2.2与非门电路及其逻辑符号
(a)电路图(b)逻辑符号
表3.2.3与非门真值表
输入
输出
AB
Y
00
1
01
1
10
1
11
0
3.2.2基本RS触发器(与非门)
1、电路结构
基本RS触发器可由两个“与非”门交叉连接而成,如下图所示。
图(a)为电路图,图(b)为其逻辑符号,它们上面的非号表示低电平有效,在逻辑符号中用小圆圈表示。
Q与
是基本触发器的输出端,两者的逻辑状态在正常条件下能保持相反。
这种触发器有两种稳定状态:
一个状态是Q=1,
=0,称为置位状态(“1”态);另一个状态是Q=0,
=1,称为复位状态(“0”态)。
相应的输入端分别称为直接置位端或直接置“1”端(
)和直接复位端“0”端(
)。
图3.2.4基本RS触发器
(a)电路图(b)逻辑符号
基本RS真值表
2、基本RS触发器输出与输入的逻辑关系。
(1)
=1,
=0
所谓
=1,就是将
端保持高电位;而
=0,就是在
端加一个负脉冲。
设触发器的初始状态为“1”态,即Q=1,
=0。
这时“与非”门G2有一个输入端为“0”,其输出端
变为“1”;而“与非”门G1的两个输入端全为“1”,其输出端Q变为“0”。
因此,在
端加负脉冲后,触发器就由“1”态翻转为“0”态。
如果它的初始态为“0”态,触发器仍保持“0”态不变。
(2)
=0,
=1
设触发器的初始状态为“0”态,即Q=0,
=1。
这是“与非”门G1有一个输入端为“0”,其输出端Q变为“1”;而“与非”门G2的两个输入端全为“1”,其输出端
变为“0”。
因此,在
端加负脉冲后,触发器就由“0”态翻转为“1”态。
如果它的初始状态为“1”态,触发器人保持“1”太不变。
(3)
=1,
=1
假如在
(1)中
由“0”变为“1”(即除去负脉冲),或在
(2)中
由“0”变为“1”,这样,
=
=1,则触发器保持原状态不变。
这就是它具有存储或记忆功能。
4)
=0,
=0
当
端和
端同时加负脉冲时,两个“与非”门输出端都为“1”,这就达不到Q与
的状态应该相反的逻辑要求。
但当负脉冲除去后,触发器将由各种偶然因素决定其最终状态。
因此这种情况在使用中应该禁止出现。
可知,基本RS触发其由两个稳定状态,它可以直接置位或复位,并具有存储或记忆的功能。
在直接置位端加负脉冲(
=0)即可置位,在直接复位端加负脉冲(
=0)即可复位。
负脉冲除去以后,直接置位端和复位端都处于“1”态高电平(平时固定接高电平),此时触发器保持原状态不变,实现存储或记忆功能。
但是复脉冲不可同时加在直接置位端和直接复位端。
3.2.3延时触发器工作原理
1.电源刚接通时:
因为电容C2的下极板接地为0V,由于电源刚接通的瞬间电容电压不能突变,故C2的上极板也为0V。
低电平“0”信号脉冲输入与非门G3,使G3输出高电平;又因开关K2断开,+6V电源使门G2输入信号为高电平(此时K1闭合,门G1输入低电平,输出为高电平,二极管D1截止,对基本RS触发器无影响),门G2输出(基本RS触发器Q端)低电平“0”,从而使555定时器IC2和IC3的第4脚(异步复位端)为低电平,IC2和IC3不工作,报警器不发声不闪亮。
称此时延时触发器开关为关闭状态。
2.开关K1打开(延时报警器)时:
电源通过电阻R1和电位器Rw的阻值,满足R1+Rw 当C1上的电压达到门G1的转折电压UTH时,G1输出由“1”变“0”,二极管D1导通,使RS触发器SD=0;因此时C2已由+6V电源电阻R4被充电使RS触发器RD端为“1”,基本RS触发器被置“1”(门G2输出为“1”),IC2和IC3开始工作,报警声发生单元和警灯驱动单元工作,即延时触发门打开。 3.开关K2闭合(即时报警)时: 当K2闭合,D2导通,使RS触发器的SD端为“0”,RD端仍然为“1”,RS触发器会立即被置“1”,即延时触发门即刻打开,防盗报警器会即刻发出报警。 3.3报警声发生单元 图.3.2.5报警声发生单元电路图 如图3.2.5所示,其主要功能是: 发生报警时,发出频率为1.5~1.8KHZ类似于警车的报警声,一般用555定时器、三极管、电容、电阻及扬声器组成。 A点与基本RS输出端Q相连,C点与警灯驱动单元与非门G5一输入端相连。 3.3.1555定时器组成的多谐振荡器 多谐振荡器也称无稳态触发器,它没有稳定状态,同时毋须外加触发脉冲,就能输出一定频率的矩形脉冲(自激振荡)。 由555集成定时器组成的多谐振荡器 下图3.3.1是由555定时器组成的多谐振荡器。 和C是外接元件。 接通电源 后,它经过电阻 和 对电容C充电,当 上升略高于 时,比较器C1的输出为“0”,将触发器置“0”, 为“0”。 这时, =1, 放电管T导通,电容C通过 和T放电, 下降。 当 下降略低于 时,比较器C2的输出为“0”,将触发器置“1”, 又由“0”变为“1”。 由于 =0,放电管T截止, 又经过 和 对电容C充电。 如此重复上述过程, 为连续的矩形波。 第一个暂稳状态的脉冲宽度 ,即 从 充电上升到 所需的 ( + )Cln2=0.7( + )C 第二个暂稳状态的脉冲宽度 ,即 从 放电下降到 所需的时间: Cln2=0.7 C 振荡周期 T= + 0.7( +2 )C 振荡频率 由555定时器组成的振荡器,最高工作频率可达300kHZ。 图3.3.1555多谐振荡器 (a)电路图(b)波形图 3.3.2报警声发生单元工作原理 1.IC和,C3组成周期约为1-4.2s的低频振荡器。 当有警信号时,延时触发门的RS触发器Q=1时,IC2和IC3开始工作。 由于电源刚接通时,C3上电源不能突变,使IC2的高触发端6脚和低触发端2脚的电压为0V,其输出端3脚(E)为高电平,IC2内部的放电管截止。 电源经R5和R6对C3充电,C3上电压上升;当Uc3≥2/3Vcc时,输出端3脚变为低电平,IC2内部的放电管导通,C3通过电阻R6和IC2的放电端7脚放电,C3上电压(D点)逐渐下降;当Uc3≤1/3Vcc时3脚(E)点又翻回高电平。 如此周而复始形成振荡,产生周期1-2s的矩形波,占空比约为50%。 2.IC3和电阻R8,R9,C4组成另一个低频振荡器。 这里特别指出的是: IC3的电压控制端5脚控制电压是C3的电压(D点)通过T1的发射极合得到的.D点电压变化,使IC3的5脚电压Uco值随之而变化。 当UD(Uc3)较高时,Uco也较高,正向阈值电压Ut+(等于Uco)和负向阈值电压Ut-(等于1∕2Uco)也较高,电容C4充放电时间长,因而IC3的输出端3脚(F)点输出脉冲的频率较低;反之,当UD较低时,Uco也较低,Ut+和UT-较低,C4的充放电时间短,F点输出脉冲频率高较高。 由此可见,IC3的输出短F点得到的脉冲不是单一频率,其振荡频率可在一定范围内周期变化。 选择合适的参数,其输出频率约在1.5KHz至1.8KHz之间。 D点、E点、和F点的波形如图所示。 F点输出的脉冲经T2和T3放大后,推动扬声器发出高低频率不同的声音,类似公安警车的报警声。 3.4警灯驱动单元 发生报警时,使两个警灯交替闪亮,周期为1~2S以增加报警时的紧迫感。 其电路图如图3.4.1所示。 图3.4.1警灯驱动单元电路图 3.4.1工作原理 上图部分电路由非门G4~G8,三极管T4~T7,电阻R11~R12和两个警灯HL1与HL2组成。 警灯驱动单元的工作原理如下: 当555定时器4脚复位端接高电平时,警灯开始交替闪亮 1当不报警(K1闭合和K2多断开)时: 这是延时触发门RS触发器Q=0,封锁了门G5和G6, 使门G7与G8输出总为0,三极管T4~T7截止,警灯HL1与HL2不亮。 2.当报警(K1断开和K2闭合)时: 延时触发器Q=1,门G5和G6解除封锁,IC2产生的振荡信号经门G4反相后送入门G6的输入信号和直接送入门G5的输入信号极性相反。 使门G7和G8的输出信号极性相反,且它们在IC2脚输出脉冲的控制下轮流交替出现高电平“1”,因而三极管T4,T5和T6,T7轮流导通和截止,警灯HL1和HL2便交替闪亮。 选择参数,可使警灯闪亮周期为1~2s。 在图2的电路原理图中,将门G1~G8用两个四2输入的非门来代替,画出的整机电路如图4所示。 图中G1~G4用IC1表示,G5~G8用IC4表示。 3.4.2总电路图 双路防盗报警器电路图如下所示: 第四章 电器元器件选择与计算 4.1元器件选择 由于电路已基本定形,所以大部分元器件可以查手册直接选用,不必再考虑设计计算只有少数元件要考虑计算。 (一)IC2与IC3的选择 IC2与IC3选CB555 (二)G1~G8的选择 G1~G4和G5~G8可选择两个四2输入CMOS与非门,器型号选CC4011。 (三)三极管的选择 1.T1: 选PNP型硅管,型号为3CG110A(3CG21A)。 2.T2: NPN型高频小功率硅管3DG100B(3DG6B)。 3.T3: 选NPN型高频大功率硅管3DA87A(3DAH1A)。 4.T4和T6: 选NPN型高频中功率硅管(3DG12B)。 5.T5和T7: 选NPN型低频大功率硅管3DD203(DD01A)B=50~200,Icm=1A, Pcm=10W。 (四)警灯和扬声器的选择 警灯HL1和HL2选择3W∕6V的小灯泡。 扬声器选口径2.5~4in(英寸)*,阻抗8~16欧普通恒扬声器。 (五)电容的选择 C1=100uF/6V,C2=10uF/6V, C3=47uF/6V,C4=0.1uF∕6V C5=220uF/6V, C1,C2,C3,C5均为铝电解电容。 (六)电阻的选择与计算 1.R1和电位器Rw计算: 因为选C1=100F,要求K1打开(报警)时1~13S, 13S考虑,忽略了C1通过R2的放电, 则(R1+Rw)C1=13s R1+Rw=130k 选固定电阻R1=30k 电位器Rw=100k 2.R2: 因要求R1+Rw《R2,可选R2=1M。 ∴改变RW的值即可改变延时时间。 3.R3和R4: 可选3k. 4.
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- 防盗 报警器 设计