玻璃破碎报警器要点

1、南华大学电气工程学院电子技术课程设计任务书设计题目 ：玻璃破碎报警器专业：本 12 通信 01 班学生姓名 :范文武学号 : 20124400130起迄日期 : 2014年 12 月 9 日年 12月 30 日2014指导教师 :黄智伟教研室主任：王 彦电子技术课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：一、课程设计内容题目： 玻璃破碎报警器要求：电源电压dc12v ，利用压电陶瓷传感器作为玻璃破碎检测传感器，利用语音芯片完成声音报警。注：可以采用htd27a-1 或 ft27 型压电陶瓷片，晶体管或者op 等芯片制作。二、课程设计要求1. 综合运用已学习过模拟

2、电路和数字电路等知识，阅读相关集成电路芯片资料和相关文献，了解电子电路设计的有关知识，方法和特点，掌握基本的电子电路设计和芯片使用方法。2. 一人一题 ，所设计的电路必须制作成功，并且全部或者部分通过计算机仿真。课程设计必须自己独立完成，不得从网上下载，一经发现该课程成绩记零分。3. 课程设计设计说明书（报告）应包括有： 电路工作原理分析 电路元器件参数设计计算 电路调试说明 电原理图和pcb 图（必须自己画） 元器件装配图（必须自己画） 元器件清单 自己的收获和体会 要求字数不得少于3500 字 要求图纸布局合理，符合工程要求，使用 protel 等软件绘制电原理图（ sch）、元器件布局图

3、和印制电路板 (pcb) 。4. 所有的文档和表格必须采用word 形式。5.同类型的设计题可以组成一个设计组，组员之间可以开展研究与讨论。雷同者均计0 分。6. 阅读有关芯片英文参考资料，理解资料内容。7.英文资料中的曲线、参数、方框图、引脚端封装等图（不包括电原理图和pcb 图）可以直接采用（ pdf 文档中的图可放大300 倍后裁剪到word 文档中），图中的英文可以采用英文（中文）方式翻译在图下。8. 英文资料中的一些词，如果翻译拿不准，可以采用英文（中文）方式标注。9. 设计资料中的有关的公式可以直接采用。10. 课程设计结束，需要交制作的作品、文字稿和电子稿，采用word 文档形式

4、。11. 成绩评定： 按 abcde 分档，其中：优秀为 a ，良好为 b ，中等为 c，及格为 d ，不及格为 e。 课程设计设计说明书占 60%，实物制作占 40%。2对课程设计成果的要求包括图表（或实物）等硬件要求：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书, 语言流畅简洁，文字不得少于 3500 字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用protel软件绘出原理图（sch）和印制电路板 (pcb), 器件的选择要有计算依据。3主要参考文献：（1）黄智伟全国大学生电子设计竞赛技能训练m 北京：北京航空航天大学出版社，2011（2）黄智伟全国大学生电子设计竞赛制作实训m 北京：

5、北京航空航天大学出版社，2011（3）黄智伟全国大学生电子设计竞赛系统设计m 北京：北京航空航天大学出版社，2011（4）黄智伟全国大学生电子设计竞赛电路设计m 北京：北京航空航天大学出版社，2011（5）黄智伟全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作 m 北京：北京航空航天大学出版社， 2011（6）黄智伟等 . 基于 ni multisim的电子电路计算机仿真设计与分析m 北京：电子工业出版社， 2007（7）黄智伟 . 印制电路板（ pcb）设计技术与实践 m 北京：电子工业出版社， 2009（8）高吉祥等 . 电子技术基础实验与课程设计m 北京：电子工业出版社，2002（9）吴运昌 .

6、模拟集成电路原理与应用m 广州：华南理工大学出版社，2001 年（10）谭博学等 . 集成电路原理及应用m 北京：电子工业出版社，2003（11）魏立军 .cmos 4000 系列 60 种常用集成电路的应用m 北京：人民邮电出版社，1993（12）杨宝清 . 实用电路手册 m 北京：机械工业出版社.2002（13）陈有卿 .报警集成电路和报警器制作实例m 人民邮电出版社1996（14）肖景和 .红外线热释电与超声波遥控电路m 人民邮电出版社 .20034课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工作内容资料查找和阅读1. 2014.12.9 开始电路方案选择，电路设计和计算，电路仿真22014

7、.12.9-2014.12.14材料购买，电路设计和pcb 设计32014.12.14-2014.12.17pcb 制作，电路元器件安装42014.12.17-2014.12.24作品调试52014.12.24-2014.12.25课程设计设计说明书写作62014.12.30 结束主指导教师王彦日期：2014年 12月 9 日至 2014 年 12 月 30 日目录引言1第一章设计内容21.1 设计要求21.2 电路工作原理分析21.3 电路元器件参数设计3第二章玻璃破碎报警器仿真52.1 基于 ni multisim的电子电路仿真图52.2 pcb 原理图52.3 pcb 布线图6第三章总结

8、6第四章心得体会6参考文献8附 录 一元 件 清 单9引言在很多安全场合，比如文物防盗、博物馆防盗和重要机密或重要文件保存，都需要设置玻璃破碎报警器来保证其安全，当然，现在很多家庭也装玻璃破碎报警器来防盗。目前采用最多的就是压电式玻璃破碎报警器，它具有使用频带宽、 灵敏度高、结构简单、工作可靠、质量轻、测量范围广等许多优点。第一章设计内容1.1设计要求电源电压dc12v，利用压电陶瓷传感器作为玻璃破碎检测传感器，利用语音芯片完成声音报警。注：可以采用htd27a-1 或 ft27 型压电陶瓷片，晶体管或者op 等芯片制作。1.2电路工作原理分析电路结构图：图 1玻璃破碎报警器电路原理：玻璃破碎

9、报警器的电路见图1。压电陶瓷片 b 将碎发的振动信号或响声转换成电信号，这个极其微弱的电信号经过由三极管vt 1和vt 2构成的直耦式放大器放大后，利用c2 从vt 2 的集电极上取出放大信号，然后经二极管vd 1、vd 2 倍压整流后使vt 3 导通。 vt 3 导通后在 r4 两端产生的压降使单向可控硅vs 导通并锁存，于是语言报警喇叭 ha 通电反复发出“抓贼呀”喊声。这时，只有按一下sb，方可解除警报声。 该装置的电源是由电源变压器t 将 220v 市电降压为 12v，经 qd 全桥整流、 c5 滤波后供给整机工作。 为了防备交流电中断，还增加了 12v 电池组。这样，当电网停止供电时

10、， g 自动续接供电，当电网复电后， g 自动停止供电，始终让报警电路处于准备状态，十分实用可靠。这里由于制作设备的关系，电源我就直接用了8 节干电池代替。1.3 电路元器件参数设计元器件选择与制作：ha选用lq46-88d 型语言报警喇叭。振动传感器b 采用htd27a-1 或 ft27 型压电陶瓷片（正品），并配用薄形塑料谐振腔即可，它对碎发响声与振动很敏感，而对缓慢变化的声响无效。vs用 1a 、100v 单向可控硅，如 mcr 100-1 型等。vt 1vt 3 均用 9014或 3dg8 型硅 npn 三极管，要求 200。vd 1vd 3 用 1n4001 型硅二极管。 qd 用

11、ql-la/50v 整流全桥，亦可用四只 1n4001 型二极管替代。t 选用 220v/12v 、5w 电源变压器，要求长时间轻载运行不发热。g 可用普通 5 号干电池八节串联而成。 rp 用 wh7 型微调电阻器。r1r4 均用 rtx-1/8w 型碳膜电阻器。 c1、c2 和 c3 均用 cd11-16v 型电解电容器， c4 用 ct1 型瓷介电容器， c5 用 cd11-25v 型电解电容器。 sb用普通常闭型自复位按钮开关，亦可用kwx型微动开关代替。b 在具体安装时， 为了迷惑外人， 可在玻璃橱窗内帖上一些装饰画或字，将b 用强力胶粘贴在装饰画或字上，使人从外面看不出里面安有报警

12、装置，然后用两根细导线将b 接至主机上去。调整rp 阻值，可以微调信号放大器的增益，使报警器的灵敏度合乎使用环境要求。压电陶瓷片的原理压电陶瓷片具有正压电效应：压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时将会在其表面产生电荷， 且产生的电荷量 q与作用力成正比， q=33df，33d 为陶瓷的压电系数， f 为极化方向作用力。压电传感器还具有一个重要特点： 只能用于测量动态变化的信号， 高频响应较好。 玻璃破碎时会产生 10k15k 的高频声音信号， 该信号可使压电传感器的压电元件产生正压电效应。 因而压电陶瓷片可对玻璃破碎信号进行有效检测， 并对 10khz 以下的声音有较强的抑制作用， 从而检测

13、玻璃是否发生破碎。 玻璃破碎声发射频率的高低、 强度的大小同玻璃的厚度、材料有关。使用石英玻璃在 25、湿度 25%时的破碎频率 为 12khz 。第二章 玻璃破碎报警器仿真2.1基于 ni multisim 的电子电路仿真图图 2.1 multisim 仿真图说明：信号发生器代替压电陶瓷片发出3khz 的正弦波2.2pcb原理图图 2.2 pcb 原理图2.3pcb布线图图 2.3pcb 布线图第三章总结本次课程设计运用了以往课程学习的知识，让我认识到了电容的作用，可控硅的作用， 压电陶瓷片的原理， 在这个方案中， 主要有压电陶瓷片把振动信号转换为电信号， 然后通过三个三极管放大，达到可控硅

14、需要的电流， 达到所需要的要求。第四章心得体会通过这次的课程设计，使我了解了电子设计方面的知识，增强了自己的实践动手能力。 在课程设计的过程中虽然遇到了一些问题，但是向同学求助和通过一次又一次的思考和反复的检查中终于找出了问题所在，也暴露出了我们在设计方面的知识欠缺和经验不足。然而我也收获了很多东西： 从熟悉各种简单元器件到复杂的集成芯片，从最初的大体设计到最后的焊接完成。我从中不仅巩固了学习过的知识，而且学习到了很多书本上没有的东西。在接到题目后，就开始在网上查找相关的资料以及往年的课程设计内容，加上老师的指导， 定下了玻璃破碎报警器的大致内容， 之后，开始熟悉设计中使用的各种集成块、电阻、

15、电容，了解它们工作的原理和具体的使用方法， 完善了自己最终使用的电路图。 通过不懈的努力，终于完成了最终的 pcb 图以及 multisim 仿真图形。对于第一次完成实物设计的我来说， 最终的实物焊接才是最大的担心， 因为稍不用心就可能导致芯片的烧坏、 或者哪一条线没有接好， 都会使得在实验中无法取得正确的结果， 所以存在着巨大的挑战和难度。 在反复的出错，检查过程中我懂得了细心，慎重的真正含义，只有真正的用心去做才能取得满意的结果。虽然之前的实验仿真都做的很好，并且也设计了多个实验方案。但是在具体的实践操作中，还是遇到了不小的困难。比如：在仿真中我知道具体元器件的准确参数以及接口方式， 但是

16、在具体的焊接过程中，由于操作水平的问题和整体电路板布局不足的缺陷， 导致一部分原件的多余焊接和无效焊接， 使得最后的实物结果没有达到预想中的那么完善，在做出更改后无法使其整齐的排列分布，外观差别太大。最后做出来的实物没有达到设计书上面的要求，但是通过这段时间内的努力，我学习到了课程设计中的真正知识。 非常感谢老师在课程设计中对我的指导和帮助， 使我少走了很多弯路， 以及这次的课程设计使我收获颇丰！参考文献：（ 1） 黄智伟全国大学生电子设计竞赛技能训练m 北京：北京航空航天大学出版社， 2011（ 2) 黄智伟全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作m 北京：北京航空航天大学出版社，2011(3) 黄智伟等 .基于 ni multisim 的电子电路计算机仿真设计与分析 m 北京：电子工业出版社， 2007(4) 黄智伟 .印制电路板（ pcb）设计技术与实践 m 北京：电子工业出版社，2009(5) 肖景和 .红外线热释电与超声波遥控电路 m 人民邮电出版社 .200