双路防盗报警器论文设计

第一章绪论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

1.1 前言。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

1.2 设计任务与要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

第二章设计方案论证及方块图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

第三章电路组成及工作原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3. 1 电源稳压器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.2 延时触发器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.2.1延时触发器工作原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.2.2基本RS触发器（与非门）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.2.3与非门电路。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.3 报警声发生单元。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.3.1用555定时器组成的多谐振荡器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.3.2复合管。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.3.3报警声发生单元工作原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.4 警灯驱动单元。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.4.1工作原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.4.2总电路图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

第四章DXP 制作PCB板。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

第五章电路元器件选择与计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

5.1元器件选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

5.2计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

六章总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

七章参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

摘要

本文介绍的是一种简易的双路防盗报警器，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，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.该报警器适用于家庭防盗，也适用于中小企事业单位.

关键词：555定时器、基本RS触发器、延时电路、报警电路、警灯驱动电路

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。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１～13 s（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. proteus 软件仿真，DXP 刻制电路板。

5.安装调试，并写出设计总结报告。

第二章设计方案论证及方块图

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。

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（既触发开关），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Aw 组成。A 点输出与其它两路节点相连。

延时触发器

报警声发生单元

警灯驱动单元

电源稳压部分

12V

30K

100uF

10uF

DIODE

4011

RV1

100K

延时触发器电路图

3.2.1 延时触发器工作原理

正常情况下即是无盗情发生时，延时开关K1闭合，K2断开，电源Acc 经电阻R13、电容C5滤波后，经电阻R1、电阻器Aw 一路与常闭开关K1直接接地，另一路经电阻R2接地。此时与非门G1输出高电平，D1截止，输出为高电平，刚接通电源时，+6v

电源经R4给C2充电，

接低电平，Q 输出低电平，555定时器不工作，报警器不发

声，警灯不亮。当有人触摸常闭开关K1时，即K1断开，电源经R1、Aw 给C1充电，当充到高电平时，与非门G1输出为0,

输入为低电平，Q 输出高电平，555定时器工

作，扬声器发出声音，警灯交替闪亮，当有人接触常开开关时，K2闭合，经D2、

K2直接接地，即低电平0,扬声器发出报警声，警灯闪亮。

3.2.2 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:AB

DIODE

0R68

NPN

U1:A

7400

与非门电路及逻辑符号

与非门真值表

输入输出 A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

3.2.3 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。，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（SD ）和直接复位端“0”端（RD ）。

7400

RD'

S C11D R 25

341

6U2:A

74F74

3.3报警声发生单元

3.3.1 用555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

0.01uF

10uF

10k

Q 3G N D

V C C

TR 2

NE555

3.3.2复合管

当输出功率较大时，输出级的推动级，即末前级也应该是一个功率放大级。大功率管的β值一般都不大。为了得到高β的功率放大管，往往采用复合管。

把两个三极管按一定方式组合起来构成复合管。组成复合管的条件是使复合起来的管子，都处于放大状态，即满足发射结正偏、集电结反偏，各电极的电流能合理地流动。复合管的连接方式有四种形式。

复合管的连接方式的四种形式见图图.3.3.1性由前面的一个三极管决定。由NPN-NPN 或PNP-PNP 复合而成的复合管一般称为达林顿 (a) NPN+NPN →NPN (b) PNP+PNP →PNP

3.3.3报警声发生单元工作原理

基本RS 触发器Q 接低电平时，报警声单元不工作。当555定时器4脚接高电平时（即Q 接高电平），电源分两路进行供电，一路经电阻R5给C3充电，当Uc 略大于时，

3脚输出为零。当

下降略低于

时，3脚输出为高电平，分别送到G4、G5输入端。

另一路经R7、R8对电容C4充电，当

Uc 上升略高于时，Uo 跃到低电平，复合管

截止，扬声器不工作，当Uc

下降略低于，输出Uc 由低电平跃到高电平，复合管

进行功率放大，推动扬声器工作。

Q 3G N D

V C C

TR 2

6CV

NE555

Q 3G N D

V C C

CV 5

NE555

R13

10k

4.8k

220uF

47uF

0.1uF

2N3903

2N3702

LS1

SPEAKER

R10

报警声发生单元图

3.4警灯驱动单元

3.4.1工作原理

当555定时器4脚复位端接高电平时，警灯开始交替闪亮，当IC1输出低电平时，经G5、G7输出高电平。复合管T4、T5进行功率放大，使HL1。当IC2输出为高电平时，经G4、G6、G8输出高电平，经复合管T6、T7，使HL2灯亮。

FILE NAME:警灯驱动图.DSN

DESIGN TITLE:

G:\防盗报警器作业\

R11

10k

R12

10k

12V

R 4DC

Q 3G N D

V C C

TR 2

6CV

U1NE555

Q 3G N D

V C C

TR 2

NE555

R13

10k

4.8k

220uF

47uF

0.1uF

2N3702

2N2905

3.4.2总电路图

将延时触发器与555定时器、基本RS 触发器、报警电路、警灯驱动电路整合起来就得到了整个双路防盗报警器的总电路图。

双路防盗报警器电路图如下所示：

30K

R21M

100uF

10uF

DIODE

4011

RV1

100K

Q 3G N D

V C C

CV 5U1

NE555

Q 3G N D

V C C

TR 2

TH 6

5U2

NE555

R13

10k

4.8k

220uF

47uF

10uF

LS1

SPEAKER

R10

G61

R11

R12

10k

2N1711

2N2905

总的防盗报警器仿真图

4.DXP 制作电路板

Protel DXP 在前版本的基础上增加了许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。Protel DXP 是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP 运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB 设计过程。通过设计输入仿真、PCB 绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP 提供了全面的设计解决方案。rotel DXP 在前版本的基础上增加了许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。Protel DXP 是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP 运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB 设计过程。通过设计输入仿真、PCB 绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP 提供了全面的设计解决方案。

12 5.1元器件选择

Ｋ1常闭开关（延时触发开关t＝0.5s）Ｋ2常开开关（即时触发开关）

元器件材料阻值元器件名称类型R1、R10碳膜电阻30K、3K C2铝电解电容10uF/10V R2碳膜电阻1M C3铝电解电容47 uF/10V R5～R7碳膜电阻10k C4铝电解电容0.1uF/10V

R11～R13碳膜电阻1k T1PNP低频小功率9012 R w碳膜电阻100K T2~T4NPN型复合管3BX31M R8、R9碳膜电阻 4.8K、1K G1~G8与非门CD4011 R3、R4碳膜电阻3K H L1、H L2灯泡3W/6V C5铝电解电容220 uF/10V Y 扬声器8W/12V C1铝电解电容100 uF/10V I C1、I C2555多谐振荡器

5.2．计算

1、根据设计要求，发生盗情时应延时1~13s发生报警。

∵t=(R1+R w)C .即13=(R1+R w)C ，∴R1+R w =130K

选定值R1=3K、电位器R w=100K，R2﹥﹥R1+R w，取R2=1M

∴改变R W的值即可改变延时时间。

2、发生报警时有两个警灯交替闪亮，T=1~2 s。

由T=t p1+t p2≈0.7(R1＋2R2)C，设R5=10K、R6=10K、T=1s.

∵1=0.7(10+2×10)×1000×C

∴C=1/0.7×30×1000≈47.6 uF,取C3=47 uF

结论：改变R5、R6或电容C3即可改变警灯的周期。

1、发生报警时，警车的报警发生频率f=1.5～1.8KHZ.假设C4选0.1uF。

∵

∴R8+R9=9.6K，可取R9=1K，R8=4.8K。

结论：改变R8、R9及电容C4即可改变警车发生频率。

分析：尽管参数是这样设计，但是在proteus中仿真，可是不尽人意。报警器的延迟总是没法控制，按照上面的调试，可是一旦警灯驱动单元工作起来总是达不到延时的效果，总是立刻亮，这让我们很苦闷。对于NE555的延时，我在做好前面的接收放大之后把输出地下降沿电平往延时部分里送，本来为了直流电的干扰，我是在之前加了一个3pF的电容进行隔直流，但是加上之后555的输出状态不变，后来我把电容短路掉，发现电路又正常工作了，可见对与一些小的信号，精确度要求不是很高的情况下最好不要随便的加电容。时间t=R*C，经过多数次的改变元器件参数还是达不到效果，老师指示为什么不加个模拟数字器，来控制它的延时，这我们还真么想到啊，也不知道怎么去做，很压抑啊。今后还要多分析多思考啊，不能仅仅根据网上查的资料来完成任务，总有解决方案，我们要勤动脑勤思考啊。

14 总结

经过这来两周的小学期学习，学到的不不是什么新知识，只是再熟悉一遍multisim 和DXP的仿真和运用，而老师教我们的是如何去设计和完成一个实用的电子产品设计。老师按照毕业论文的格式要求我们去设计和操作，并教会我们格式还要提问答辩说是为了为大四毕业做准备，同时还接触了新的仿真软件proteus的应用，在整个设计过程中我们从网上和书上搜集材料，并应用仿真和制作PCB板，虽然双路报警器的延时功能没有实现，但是我们尽力了。只能这样，我们的DXP制作很简单，差不多绝大多数的器件都可以在元器件库中找到，制作PCB的时候可能没注意老师要求的细节，板子的外端的红线可能有点问题。下回可是要认认真真的听每一个细节了。总之这两周虽然辛苦点，做出来的东西有些不尽人意可是我们付出了就有收获啊，有机会继续努力啊，不要给自己留下遗憾。

参考文献

【1】黄虎电子系统设计·专题篇北京：北京航空航天出版社 2009

【2】黄继昌数字集成电路应用300 北京：人民邮电出版社2005

【3】夏路易电路原理图与电路板设计教程Protel 99SE

北京：北京希望电子出版社 2002

【4】阎石数字电子电路北京：中央广播电视大学出版社 2002

【5】百度文库PDF等网页论文设计。