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1、 学校代码： 10128学 号：2010201070xx课程设计题 目： 地震声光报警器学生姓名： xxx学 院： 机械学院系 别： 测控系专 业： 测控技术与仪器班 级： 测控10-2指导教师： 黄凯征 徐永祥 2013年 7 月 10 日12内蒙古工业大学课程设计任务书学院（系）：机械学院测控系 课程名称： 测控电路 指导教师（签名）： 专业班级： 测控10- 2 学生姓名： xx 学 号：2010201070xx 一、课程设计题目高、低限越限声光报警器电路设计二、课程设计的目的 通过本次设计综合掌握传感器与测控电路中的相应电路(包括信号转换电路、信号放大电路、信号比较电路等)的原理及应用

2、。 三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等）技术参数：设计中所需具体参数可根据传感器的实际参数确定。设计要求：（1）具有信号检测及转换功能电路；（2）具有信号比较功能电路；（3）具有声光报警功能电路;根据以上要求设计电路图并具体分析电路图的特性。工作量要求:1)学习Protel或EWB的基本操作。2)画出以上设计电路图，并对其结构性能做详细说明。3)根据内蒙古工业大学课程设计说明书规范要求完成一篇说明书详细论述上述内容。四、工作进度安排 第1-2天 熟悉设计内容，准备资料；第3-5天 确定方案并进行功能分析；第6-7天 进一步修正方案并画出电路图；第8-1

3、0天 编写设计说明书详述以上过程，要求说明设计电路的进展情况和结果达到的程度（如未完善说明原因）以及设计中的收获和感想；第11天 打印装订说明书及准备答辩；第12天 答辩。五、主要参考文献1 童诗白,华成英.模拟电子技术基础.北京.高等教育出版社2 张建民主编.传感器与检测技术.北京.机械工业出版社3 张国雄,金篆芷.测控电路.北京.机械工业出版社审核批准意见系（教研室）主任（签字） 摘要超限声光报警器（Audible and visual alarm）又叫声光信号， 是为了满足客户对报警响度和安装位置的特殊要求而设置。同时发出声、光二种警报信号。产品专用领域：银行，政府机关，邮政，电信，酒店

4、，大厦，工厂商场 商铺、别墅、ATM,周界防越系统及保安服务公司等； 是消防火灾自动报警系统中的一个配件产品。其中家用地震报警器，利用地震P波和S波在地层内传播速度差，可实现对破坏性地震提前数十秒报警，设备持有者及时离开现场，减小人身伤亡。关键字：单稳态触发电路；多谐振荡电路；NE555目 录目录31.引言42.家用地震报警器的概述43.地震报警器的现状44.地震声光报警器的设计5 4.1设置地震声光报警器的大致方案5 4.2.声光报警器的设计电路5 4.2.1 NE555工作原理5 4.2.2 NE555构成的单稳态触发器7 4.2.3 NE555构成的多谐振荡电路8 4.2.4 报警电路8

5、5电路板的组装86.原理图的设计97.电路板制作过程98.调试方法和过程109.调试所遇问题及问题的解决1010.总结部分11 参考文献11 正文1引言：随着现在测量，控制，自动化的不断发展，声光报警器越来越受到人们的重视。声光报警器是一种用在危险场所，通过声音和各种光来向人们发出示警信号的一种不会引燃易燃易爆性气体的报警信号装置。它是一种重要的安全监测系统。它与不同的传感器结合设计，可以用于不同的领域，通过设置一定的越限值，当超出该越限时发出警报提示。目前其种类已经日益的增多，有对军事目标入侵的报警的系统，有住宅、办公室、保密室、仓库等场所的安全保卫，也有对重要设施或危禁区域防范进行的报警系

6、统。2.家用地震报警器的概述：地震一般发生在夜晚,使人难以预防。而家用地震声光报警器具有以下优点：1、每天24小时，一年365天为您监视地震，让您安心工作、休息和睡眠。2、通过检测P波和S波，允许更多的逃生时间。3、内置了免维护的可充电电池。即使在停电的情况下您也将得到报警提示。4、地震专家指导研制，放心使用。5、经实际地震检验，可靠性高。6、微机械系统与微电子技术的完美结合。7、可根据用户需求，设定报警烈度在最低报警烈度以上的任何值。8、地震来临时发出的次声波会使人头晕而影响正常的判断力，此报警器将在第一时间进行语音提示，助您脱险。9、耗电量低 3.地震报警器的现状： 地震自古以来一直威胁着

7、人民的生存，汉代的张衡发明了最古老的地震仪，来检测地震的发生，经过这么多年的发展，地震报警器仍然不是很完善。08年汶川地震的惨痛教训仍然被我们铭记，所以地震报警器的完善亟待解决。地震预报特别是短临预报,是当今世界科学的一大难题,是现代高科技的前沿课题。我国的地震预报由于国家的重视和其明确的任务性，经过一代人的努力，已居于世界先进行列，曾成功地对海城等几次大地震做出了短临预报，因此经联合国教科文组织评审，做为唯一对地震作出过成功预报的国家，被载入史册。但是，从世界范围来说，地震预报仍处于探索阶段，尚未完全掌握地震孕育发震的规律，我们的地震预报主要是根据多年积累的观测资料和震例而作出的经验性预报，

8、因此，不可避免地带有很大局限性。我们目前的地震预报水平和现状，大体可这样概括：我们对地震孕育发生的原理、规律有所认识，但还没有完全认识；我们能够对某些类型的地震作出一定程度的预报，但还不能预报所有的地震；我们做出的较大时间尺度中长期预报有一定的可信度，但短临预报的成功率还相对较低，特别是临震预报。所以如果有小型的家用地 震声光报警器就会更好的避免地震造成的灾难，这种简单的小型声光地震报警器可以在大地震来临前出现小震先兆时发出引人注目的声光报警信号。4.地震声光报警器的设计4.1.设计地震声光报警器的大致方案 用开关闭合模拟地震震动信号，接地后触发NE555芯片构成单稳态触发器，多谐振荡器，驱动

9、蜂鸣器和发光二极管工作，为防止电压过大，串联一个电阻分压，但是电阻不宜过大，不然就不起作用。系统框图如下所示：开关代替震动信号单稳态触发 器多谐振荡器报警电路 图 4.1 系统框图4.2.声光报警器的设计电路4.2.1 NE555工作原理555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利用它能极方便的构成施密特触发器，单稳态触发器，多谐振荡触发器。由于使用灵活方便，所以555定时器在波形的产生与变换，测量与控制等许多领域都得到了应用。NE555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器

10、.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.NE555的结构图如下： 图4.2.1 NE555内部结构图NE555时基集成芯片的电路结构和芯片引脚图如图1所示。它的内部电路由分压器、两个电压比较器、简单SR锁存器、一个放电三级管T及缓冲器G组成，比较器的参考电压由三只5K的电阻构成的分压器提供。分压器分别使高电平比较器的同相输入端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为和。、C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号从6脚输入并超过参考电平时，触发器复位，555的输出3脚为低电平，同时放电开关管导通。当输入信号从2脚输入并低于时，基本RS触发器置位，555的输出为高电平，

11、同时放电开关管截止。 4脚是复位脚，当为低电平时，555输出低电平。平时4脚开路或接。5脚是外加控制电压输入端，当5脚外接一个输入电压时，则改变比较器的参考电压，不接外加电压时，5脚通常接一个0.01uF的电容到地，用来消除外来的干扰，以确保参考电平稳定。是放电管，当导通时，为放电端7脚提供低阻抗放电通路。555定时器主要通过电阻R和电容C构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。利用它可以构成从微秒到数十分钟的延时电路、单稳态触发电路、多谐振荡器、施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。综合上述分析，可得NE555定时器功能表，如表表2.1所示

12、表4.2.1 555定时器功能表 输入输出阀值输入（）触发输入（）复位()输出()放电管0111010不变导通截止导通不变4.2.2 NE555构成的单稳态触发器用555定时器构成的单稳态触发器如图 所示。将555定时器的2号脚作为外触发信号的输入端，将THR输入端与放电三极管的放电端DISC连在一起，并接在RC回路中的端。 图4.2.2 NE555构成的单稳态触发电路单稳态触发器的外触发信号的有效电平为低电平，如果没有触发信号，处于高电平（）。这时，放点三极管导通约为0，即时，如果此时输入的触发已消失，回到高电平，则RS触发器将被置0，输出返回=0状态，同时变为导通状态，电容通过迅速放电，直

13、到约等于0，电路自动恢复到稳态。 4.2.3 NE555构成的多谐振荡电路用555定时器构成的多谐振荡器电路如图所示。接通电源后，电容C被充电，当上升到时，使为低电平，同时放电，三极管T导通，此时电容C通过和T放电，下降。当下降到时，翻转为高电平。电容C放电所需的时间为 当放电结束时，T截止，通过、向电容C充电，由上升到所需时间为 当上升到时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。 图4.2.3 NE555构成的多谐振荡电路4.2.4 报警电路此部分由蜂鸣器和发光二极管组成，其中发光二极管和蜂鸣器为串联，发光二极管在导通状态下电阻约等于0，故可以串联。5

14、电路板的组装电路的设计由计算机来完成，电路的设计广泛采用Protel软件来设计，该软件具有高度的集成性与扩展性，并具有仿真功能，但是该功能不强，用Protel进行电路设计步骤如下图5所示：电路原理图设计产生网络表印刷电路板设计图5 电路板制版流程图6.原理图的设计原理图的设计过程如图6绘制原理图运行软件加载元件库生成PCB布局元件并布线图6 原理图设计过程（1）加载元器件库，在绘制电路原理图之前，将所需的原理图元件库装入原理图编辑器；（2）绘制原理图，根据自己的设计原理，绘制原理图；（3）生成PCB，布局元件，布线，电脑布线并不十分令人满意，可以手动调整；7.电路板制作过程电路是用绝缘材料做成

15、的表面附铜的板子，PCB的线宽要大于0.5mm，否则制作的时候容易断，接触也不是很好，地线、电源线和信号源线要大于0.7mm，另外，孔的大小也要合理，要根据元件的管脚来设置熨烫、腐蚀、打孔打印PCB焊接元件检查（1）熨烫：将热转印纸倒敷在铜板有铜的那一面，用电熨斗熨到铜板上，熨斗的温度不能太高，不能熨烫过久，久的话纸上面的一层膜容易粘到板子上面，腐蚀的时候不容易腐蚀掉，给腐蚀造成一定的难度；（2）腐蚀：熨烫好的铜板待冷却后，将印上电路图的铜版放入氯化铁溶液中，氯化铁的浓度高腐蚀的速度也会比较快，腐蚀过后洗掉墨线；（3）打孔：要注意孔的尺寸，根据孔和元件的大小来选择钻头的大小；（4）焊接：放置元

16、件，从比较矮的器件到比较高的器件，器件越贴近电路板越好，这样可以减小干扰。注意焊接容易接成短路，焊点不要太大，防止虚焊。（5）检查：检查是否虚焊、短路和断路，管脚位置是否正确。8.调试方法和过程电路板做好后即可进行调试步骤如下：（1）首先观察电路有无断点或可疑点，若有则用电烙铁进行焊接。在本次实验所印电路没有断线。腐朽过程还是做的比较好的。（2）用万用表测试所有线路，确保都为正常电路；（3）调节电源为6伏，用万用表测试电压，保证电压正常能够使芯片工作；（4）先不插芯片，将电源正确的接在电路的正负两端，此时绿灯亮，测量芯片的工作电压是否正常，测试为5.89V，能使芯片工作正常；（5）正确插上芯片

17、，合上开关，看是否报警，报警为发声及发光，如果没有信号指示证明电路没有工作，从前面开始检测电路，用示波器检测555是否产生振荡，确保在每部分电路都工作的情况下在测试，没有现象证明灵敏度不够，开始改变电阻的阻值，直到电路能够正常工作；（6）在确保电路连接正确的情况下，按设计的方案验证实现的功能。9.调试所遇问题及问题的解决：1.当没有报警的时候，首先怀疑芯片坏掉了，不能工作，特别是555，很容易被烧坏；2.调试时电源接通，没有报警，开始怀疑是555没有工作，被烧坏了，但是检测后发现前面几部分电路都工作正常，蜂鸣器、发光二极管单独测试也都正常，但是报警电路不工作，两端电阻为0，可能是由于刚开始测试的时候万用表的表笔接触使短路，以上两种情况只能更换元件；3.前面做过的声控报警电路不合理，始终没调试出来，分析原因如下： a. 参数不对，虽然都是用的单稳态和多谐振电路，但是前面的电路不能使这两部分电路触发工作，不能触发单稳态工作，导致后面电路不能正常触发，选择正确参数的电阻、电容。c. 电容使用不当，造成自激，造成接通电源就会报警，但是不是正常的报警，声音不大，频率不对，像是噪声在驱动报警电路工作,经验证在不影响电路稳定及正常工作的情况下去掉多余的电容就能使放大部分