课程设计报告简易防盗报警器的设计

1、前 言随着我国全面小康建设步伐的加速，人们的生活水平有了专门大的提高，同时.， 社会人口的流动性大大增加，社会结构和社会治安问题日趋复杂，人们对家庭生命财 产的平安愈来愈重视。因此，人们在生活中慢慢引入报警器，用来预防抢劫、盗窃等 意外事件的发生。防盗报警系统是用物理方式或电子技术，自动探测发生在设防监测区域内的侵入 行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取计谋的系 统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就 能够通过声光报警信号在安保操纵中心准确显示出事地址，使于迅速采取应急方法。 防盗报警系统与出入口操纵系统、闭路电视监控系统、访客

2、对讲系统和电子巡更系统 等一路组成了平安防范系统。报警器（alarm）, 乂称防盗器。是由传感器和信号处置组成的，用来探测入侵 者入侵行为的，山电子和机械部件组成的装置。传感器乂是报警器的核心元件，采纳 不同原理的传感器件，能够组成不同种类、不同用途的报警装置。防盗报警器，是对用于发生警情、危险、紧急情形等状况下以声音、光线、 气压等形式发出警报的电子产品的统称。随着社会科学技术的迅速进展，人们对 报警器的性能提出了愈来愈高的要求。其应用也是愈来愈普遍，涉及到各个行业中。传统报警器通常采纳触摸式报警、开关报警器、光电报警等。这种报警器具有性能稳固、实用性强等特点。本课程设计所设计的简易防盗报警

3、器是借助于数字逻辑电 路，采纳模块化的设计思想。不仅使得设计变得简单、方便、灵活性强，而且电路简 单容易实现，工作稳固。第一章：设计大体要求设计一检测电路，将检测器件安装在门、柜把手，箱、包等的防盗报警装置，只 要有触摸，扬声器即会发出报警声，而且即便手离开感应器时，扬声器也会延时1（s） 左右停止响鸣。【要紧参考元器件】ne555o第二章：系统组成及原理依照课题设计要求初步成立系统框图图2-1系统框图检测电路检测电路是用来检测当手接触感应器时使压电元件产生微量的变形产生压电效 应经太低噪声电缆把信号送到具有高输入阻抗的前置放大器。从而实现把作使劲转变 成电信号，输入到电路中。单稳态触发模块由

4、两个与非门或或非门组成单稳态触发模块（如图，这种单稳态触发器在电路中普遍 地用于对脉冲信号的延时、展宽和整形等。按时模块的作用是来操纵语音报警的时刻长度，避免报警时刻太长，电能损耗过 量。要紧组成是由ne555按时器完成，将其接成单稳态电路，能够产生一脉冲，脉 冲维持时刻能够通过设计参数而得，脉冲的维持时刻确实是电路报警的时刻长度。依 如实际要求延时参数设置为1（s）。频率操纵模块频率操纵模块是产生一频率为的信号模块电路，完成设计大体要求。为提高电路 的有效性，设计一个能够自动变频的电路，使得报警声音多样化。电路顶用ne555 按时器组成的多谐振荡器作为产生频率的电路，再通过度频电路，分成不同

5、的频率信 号，再通过数据选择器，选出频率，使不同频率能够自动变换地传输到语音报警电路。 语音报警语音报警电路完成的是将电信号转化成声音信号，从而达到报警目的。第三章：电路各模块设计分析及电路原理图设计检测电路本实验是做一个报警器，当有人触摸到检测电路时，电路发生报警。这要求电路 能够及时检测出人体信号，并能通过电路及时报警。通过对e555的了解明白，当用 e555做成单稳态电路时，电路能够检测出人体信号并转化成电信号，利用这一特点 能够用ne555芯片设计检测电路。555按时器做单稳态电路ca555, ca555c (pdip. soic) lm555. lm555c. ne555 (pdip

6、) top viewca555, ca555c (metal can) top view4 i图勾 i 结 :再：；不1.555 9ohs3hhi iwswa3-1 图v*trigglrg control voltage qone555为8脚时基集成电路，各脚要紧功能1脚地gnd 2脚触发 3脚输出 4脚复位5脚操纵电压6脚门限（阈值） 7脚放电 8脚 电源电压vcc当555的6脚和7脚相接，2脚和触发电平相接，就组成单稳态触发器。单稳态 触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态.在外界触发脉冲作用下，它能从稳态 翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时刻以后，再自动返回稳态，暂稳态维持时刻的长短取决

7、于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于单稳态触发器具有这 些特点，经常使用来产生具有固定宽度的脉冲信号。用555按时器组成的单稳态触发 器是负脉冲触发的单稳态触发器，其暂稳态维持时刻为：tw=lnrc=,仅与电路本身 的参数r、c有关。其检测电路设计图如图3-2,开关j1 （实际电路顶用铁片或铁丝代替）按下时， 2管脚由高电平变成低电平常，输出管脚3脚就由低电平变成高电平输出一个脉冲， 高电平脉冲维持的时刻由电阻r1和电容c1决定，其计算公式为：r41kohmtw=lnrl*clr1 100kohi 555 vir图3-2检测电路图按时模块在数字电路中，按时事实上是产生一脉冲信号，

8、其信号的高电平或低电平维持的 时刻可由计算电路参数而确信。555做单稳态触发器时就有按时的作用，因此按时模 块可由555芯片完成。考虑到检测电路中已利用了 555做单稳态触发器，因此可将两 模块合二为一，既用作检测电路乂用作按时。其电路如图3-3,按时的长短由电路参 数r和c确信：tw = rcht 与（8）一丝，）= rcln3 a 1arc（3-2）0.01nr8 4“ 一 qu-土c76 555频率操纵模块课程设计的大体要求中，产生一频率为的报警声音。要实现这一要求很简单，只 要多加一片555芯片，用它做多谐振荡器产生频率。555按时器做多谐振荡器假设将555的引脚2与6相接，如图3-4

9、所示，就可形成多谐振荡器。外接电容 c通过ri、r2充电，而放电电流仅通过r2。可求出：%以充电时刻：z =（4+&）c 15=（k+&）c 1 2 = 0.7（k+&）c （33）cc-cc20ucc放电时刻：7； = r.c in一之= r、c n 2 = 0.7凡c（3-4）。-/c周期： 7 = 7+4=0.7（凡+2&）。（3-5）tr占空比：。=!一（3-6）t /? + r）由公式计算参数：由于频率为，电容c选取，计算出电阻r-、r2的阻值约为ik、10k,选取1k、 10k的电阻做r一、r2o332提高设计要求考虑到本次课程设计比较容易，为提高实践能力和电路的有效性，与同组人一

10、起 讨论设计出报警声音有多个频率的报警器。分频的实现主若是改变一脉冲信号的周 期，将其周期变大，频率变小。数字电路中有多种器件都能够实现分频功能，本次实 验选择了 j、k触发器来组合成份频器。其设计思路如下:实现四分频需要四个输出别离为qo、q-、q二、q3o列出状态转换图为:图3-5状态图依照状态转换图画状态转移表，如下表：表3-1 状态转移表cp0000000011000100102001000113001101004010001015010101106011001117011110008100010019100110101010101011111011110012110011011311

11、01111014111011111511110000化简状态转换表可取得状态方程:q1=qo(3-7)q2=qo*q1(3-8)q3=qo*q1*q2(3-9)由状态方程得出四分频的电路图:图3-7 四分频电路图图3-7 四分频电路输出波形图原脉冲（图3-7中的cp）通过度频器，输出qo、q、q二、q3四个脉冲， 频率分成cp的二分之一、四分之一、八分之一还有十六分之一。然后利用一个四选 一的数据选择器（74ls153）的选择作用在不同时刻内选择不同频率，从而使得蜂鸣 器鸣叫时声音的频率有规律的转变。而四选一数据选择器（74ls153）的地址操纵脚 是由74ls161操纵的。74ls161是十

12、六进制循环计数器，利用其循环的特性能够有规 律的操纵数据选择器的地址操纵脚，从而有规律的选频。741s08 （四与门）芯片在电 路中起辅助分频作用。用到的器件有74ls112（j、k触发器）两片74ls153 一片、74ls08 一片74ls161 一片，下面别离介绍各芯片的功能表和引脚图：74ls112功能表及引脚图:inputsoutputspresetclearclockjkqqlhxxxhlhlxxxlhllxxxhh1llqciqhh1hlhlhhjlhlhhhjhhtogglehhhxxqoq/图3-8741s112功能表及引脚图74ls153功能表及引脚图：图3-9741s153

13、功能表及引脚图74ls161功能表及引脚图:cpc,ldptdcbaqdqqb qax0xxxxxxx000 010xxdcbadcb a1111xxxx计教x1101xxx.x保持x11x0xxxxft持(oc=0)图3-10741s161功能表及引脚图越人骨出74ls08引脚图：vcc同同同网同7 t123456| 7jgnd图3-11741so8引脚图语音报警语音报警是用蜂鸣器将电信号转化成声音信号，从而报警。只需要将蜂鸣器直接 接入电路，当有高平信号时蜂鸣器就发生鸣叫。此部份电路很容易实现，联系频率操 纵模块的设计，741sl53在多种频率当选出一种频率，这种频率的电信号就能够够直 接

14、接到蜂鸣器上使蜂鸣器鸣叫，因此蜂鸣器接在741s153输出管脚上。第四章：实验成效本电路由四部份组成：检测电路、按时、分频、报警。检测电路是用555设计成 的，其2管脚连接一个触摸片，当用手触摸时产生一低电平，555的三管脚就产生一 个时长为的高平信号，从而使第二片555的四管脚的电平为高。第二片555是一个多 谐振荡电路，当四脚为高时，电路振荡开始，产生一频率约为的脉冲信号。信号通过 度频电路被分成四种频率别离为、150hz和75hz,再通过选频，在一按时刻内输 出一个固定频率的信号（此信号是自动变换的）并传到蜂鸣器，蜂鸣器将电信号变成 声音信号报警。第五章：实验调试与分析电路按设计电路接好

15、，接通电源，触摸触摸片，蜂鸣器不响。用万用表测量蜂鸣 器两头电压，电压为零。再测量第一片555三管脚的输出电压，在左右转变，第一片 555工作正常。测量第二片555三管脚的输出电压，在4v左右转变，确信第二片555 工作也正常。由此推测，电路的故障出此刻分频电路中，测量74ls112的5管脚和9 管脚的电压，万用表显示的数值和估量的一样，都为高电平。测量74ls153管脚电 压，发觉电压都为零。检查此处的电路，发觉74ls153没接电源，断开电源，将74ls153 的电源管脚焊入电源中。从头将电路接上电源，蜂鸣器响了，可是发出的声音只有一 种频率。推测是74ls153或74ls161工作不正常

16、,检测两芯片各个管脚的电压,发 觉74ls161与74ls153相连接的管脚电压为零，确信74ls161的连接无误后，猜想 是芯片坏了。断开电源，换上芯片后，接通电源，触摸触摸片，蜂鸣器响了，并有不 同频率的声音发出。电路设计成功了。本文设计中有优势也有缺点，其优势是产生变频的声音，而且能够自动变频，比 起一样的报警器更表现作声音的魅力。缺点是设计所用的芯片过量，尤其是设计变频 功能时用到了五片芯片，这给电路带来许多累赘，使得设计本钱费增高。再次反过来试探那个电路图，整个电路简单明了，能够依照此电路图应用到实际 中去，各模块功能独立，可扩充性强，应用普遍，报警电路也能够发出不同的声音。 能够说是十分有利用价值。参考文献1阎石.数字电子技术基础（第五版）m.北京：高等教育出版社，2005。2高吉祥.电子技术基础实验与课程设计m.北京：电子工业出版社，2002。3赫鸿安，徐红媛.555集成电路有效大全m.上海科学普及出版社，2005。4张延琪.经常使用电子电路280例解析m.北京：中国电力出版,2004第一版。5宋家友，张友汉.新编电子线路设计有效手册”.福建：福建科学技术出版社, 2007o6康华光,电子技术基础数字部份第4版m.北京高等教育出版社，2000o7郑家龙.集成电子技术基础im.北京