课程设计-汽车报警器封面及正文样件

1、 课 程 设 计 说 明 书课程名称：电子技术课程设计题 目：汽车报警器学 院：电气信息学院专 业：电气工程与自动化年 级：学 生：学 号：指导教师：完成日期：西华大学课程设计说明书汽车报警器的设计 摘 要：本设计是由74LS85四位大小比较器电路，方波发生电路，555单稳态触发电路和555多谐振荡电路构成。74LS85四位大小比较电路用作密码识别，方波发生电路给单稳态触发电路送去触发信号，555单稳态电路通过改变电容电阻的值控制整个报警系统的工作时间，多谐振荡电路控制报警系统的工作频率。当盗贼在输入密码与预设的密码不符时，则触发控制开关，使555单稳态电路工作，方波发生电路则为555单稳态2

2、脚提供触发信号，LSTTL 型四位大小比较器电路输出端立刻给555单稳态系统供电，555单稳态紧接着使多谐振荡电路工作，发出报警声音。经过PROTEUS仿真，验证了设计的正确性和可行性。 关键词：，报警，74LS85四位大小比较器，555单稳态，555多谐振荡。Abstract：This design mainly by the LSTTL type four size comparison circuit, square wave happen circuit, 555 single state trigger circuit and more than 555 resonance swin

3、g a circuit. LSTTL type four size comparison is used to do a simple electronic trick lock,the main square wave circuit to single state trigger circuit sent to trigger signal; 555 single state trigger circuit can mainly through the change of capacitance value control of the resistance of the working

4、time of the alarm system; Resonance swing circuit can control the working frequency of alarm system. Once a thief in the input password and default password is not, trigger control switch, make 555 single state circuit, and work is 555 square wave happen circuit single state 2 feet to provide trigge

5、r signals, the LSTTL type four size comparison circuit output terminal immediately to 555 single state systems, power supply, 555 single state and then make warning voice work. After PROTEUS simulation proves the validity and feasibility of the design. Keywords：alarm, LSTTL type four size comparison

6、, 555single state,resonance swings .朗读显示对应的拉丁字符的拼音 朗读显示对应的拉丁字符的拼音目 录1 前言11.1 设计背景21.2 设计目标21.3 实施计划22 总体方案设计22.1 方案比较22.1.1 方案一22.1.1 方案二22.2 方案论证32.3 方案选择43 单元模块设计53.1 各单元模块功能介绍及电路设计53.1.1 LSTTL 型四位大小比较器电路模块设计53.1.2方波发生电路模块设计73.1.3 555单稳态触发器电路模块设计83.1.4 555多谢振荡器电路模块设计93.1.5 声、光报警电路模块设计103.2 电路参数的计算

7、及元器件的选择103.2.1 LSTTL型四位比较器电路103.2.2方波发生电路113.2.3 555单稳态触发电路113.2.4 555多谐振荡器电路113.2.5声、光报警器电路123.3特殊器件的介绍123.3.1 LSTTL型四位大小比较器介绍133.3.2 555定时器介绍133.4各模块之间的联接154系统调试164.1调试环境164.2硬件调试164.2.1 LSTTL型四位大小比较器调试174.2.2方波发生电路调试184.2.3 555单稳态触发器电路调试184.2.4 555多谐振荡器电路调试194.2.5 声、光电路调试205 系统功能、指标参数215.1系统能实现的功

8、能215.2系统指标参数测试215.3系统功能及指标参数分析216 结论227总结与体会238谢辞259 参考文献26271 前言随着社会经济的飞速发展，汽车已慢慢的成为了我们生活的必需品 ，于此同时对汽车安全防范方面的要求也随之提高，各种各样的防盗设备也相继问世。汽车防盗报警器也就随之产生并成为汽车的一部分和车主购车的考虑对象。本课题就利用已学的模拟电子技术、数字电子技术知识和其他课外辅导资料，运用PROTEUS软件等进行设计和仿真测试，设计了一个输入密码式防盗报警器。1.1 设计背景汽车报警器在我们的生活中十分常见，它可以有效防止汽车被盗。在平常的学习过程中对其也有了一定认识，了解到关于报

9、警器的一些最初的设计思想。为了锻炼我们的动手实践能力和更深的理解所学知识，提出设计汽车报警器的方案。1.2 设计目标1） 报警持续时间：30秒；2） 报警频率：可调1.3实施计划1) 查阅参考资料，画出草稿图；2) 选择并查阅相关电子元件的参数；3) 用PROTEUS软件做出电路图；4）运行仿真，观察输出结果：5) 测试输出波形是否符合设计目标并会出PCB印刷电路图。1.4必备条件电子计算机、PROTEUS软件（7.8版）2 总体方案设计通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我提出了以下方案实现实验功能，下面我将此方案做一定说明。2.1 方案比较2.1.1 方案一 方案一结构框图如下

10、图2-1所示：触 发 开 关功率放大电路语音发声电路 图2-1 方案一的原理框图 在方案一中由触发器的开关给功率放大电路提供信号后把该信号输入语音发声电路使电路发声从而实现报警功能。2.1.2 方案二输入密码方波发生电路555多谐振荡器声光报警74LS85比较电路555单稳态触发器 图2-2方案二的原理图方案二中用案二中，利用74LS85四位大小比较电路给555单稳态电路系统供电，使波形发生电路产生相应波形激发多谐振荡电路工作，以实现报警功能。2.2方案论证本设计是一个汽车报警器，在实现报警功能基础上还要使是报警及时、准确。对于方案一是当盗贼触碰到触发开关，则功率放大电路接通工作，放大后的信号

11、送给语音发声电路，从而使语音发声电路工作，发出报警声音。方案一虽然电路简单，且能实现报警功能但是有许多不足。因为方案一是要盗贼触碰到触发开关报警器才能工作，如果盗贼避开了触发开关此时报警器就不会工作，该报警器也就不能起到很好保护作用，且该方案中语音发声电路的发声频率也很难改变等。对于方案二是一旦盗贼输入密码与设定密码不同时，在输入过程中LSTTL 型四位大小比较器电路输出端将促使555单稳态电路工作，波形发生电路产生方波给555单稳态触发器送去触发信号，使之开始工作，555单稳触发器的输出端接多谐振荡器，使多谐振荡器工作。发出报警声音。这样做不仅可以控制报警时间长短，还可以控制报警频率的高低，

12、同时提高了汽车安全性可以有效防止汽车被盗。2.3方案选择根据方案论证同时考虑系统的方案可行性及可靠性等各种因素本设计采用方案二作为最终方案。3总体方案设计节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。3.1 各单元模块功能介绍及电路设计本系统主要分为5个单元模块，它们分别是：LSTTL 型四位大小比较器电路模块、方波发生电路模块模块、555单稳态触发电路模块、555多谐振荡器电路模块和声、光报警电路模块。各单元模块功能及相关电路的具体说明如下。3.1.1 LSTTL 型四位大小比

13、较器电路模块设计 图3-1 LSTTL 型四位大小比较器电路图这一模块是由4片74LS85，16个单置开关及16只电阻组成。该模块是本报警系统的第一级模块，起到密码判别的作用。该报警器开始有一个初始密码，车主离开汽车后，该模块进入工作状态。在盗贼输入密码的时候，在输入过程中，输入的密码将被转化为二进制，由单置开关控制1或0的输入，当输入的密码与初始密码相同时，在74LS85输出端输出高电平，否则为低电平，这样构成移位密码。利用这样的4片74LS85，就构成了4位密码。再将这4片74LS85的输出端接在一个与非门上，这样当四位密码均正确时该模块输出低电平，在其中一旦有一位密码错误该模块都输出高电

14、平，这样就起到识别密码的作用，从而利用这个作用来促发整个报警装置。31.2 方波发生电路模块设计 图3-2方波发生电路模块电路图该模块是利用集成运算放大器构成的方波函数发生电路，其中该电路组成迟滞比较器，通过正反馈环路使电路产生振荡，便可在前一级输出端（VO1）产生方波输出。迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络，就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。由于反馈的作用这种比较器的门限电压是随输出电压的变化而变化的。它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高。门限电压的估算：比较器的输出电压V0与输入电压VI不成线性关系，输出电压VO转换的

15、临界条件是门限电压VP(同相输入端电压) VN（反相输入端电压=VI(参考基准电压)，这里的VP值实际就是门限电压VT。传输特性：设VI=0，VO=VOH和VP=VT+。当VI由零向正方向增加到接近VP=VT+前，VO一直保持VO=VOH不变。当VI增加到略大于VP=VT+，则VO由VOH下跳到VOL，同时使VP下跳到VP=VT-，VI再增加，VO保持V0=VOL不变。若减小VI，只要VI>VP=VT-，则VO将始终保持VO=VOL不变，只有当VI<VP=VT-时，VO才由VOL跳变到VOH。根据VREF的正、负和大小，VT+、VT-可正可负。3.1.3 555单稳态触发电路模块设

16、计 图3-3 555单稳态触发电路模块电路图 在该模块中R、C为单稳态触发器的定时元件，它们的连接点Vc与定时器的阀值输入端（6脚）及输出端Vo'（7脚）相连。单稳态触发器输出脉冲宽度tpo=1.1RC。 定时器复位输入端（4脚）接高电平，控制输入端Vm通过0.01uF接地，定时器输出端Vo（3脚）作为单稳态触发器的单稳信号输出端。单稳态触发器具有如下工作特性：1、没有脉冲作用时电路处于一种稳定状态。2、在触发脉冲的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。暂稳态是一种不能长久保持的状态。3、由于电路中RC延时环节的作用，电路的暂稳态在维持一段时间后，会自动返回到稳态。当输入Vi保持高电平时，C

17、i相当于断开。输入Vi'由于Ri的存在而为高电平Vcc。此时，若定时器原始状态为0，则集电极输出（7脚）导通接地，使电容C放电、Vc=0，即输入6脚的信号低于2/3Vcc，此时定时器维持0不变。 若定时器原始状态为1，则集电极输出（7脚）对地断开，Vcc经R向C充电，使Vc电位升高，待Vc值高于2/3Vcc时，定时器翻转为0态。 3.1.4 555多谐振荡器电路模块设计 图3-4 555多谐振荡器电路模块电路图该模块接555单稳态触发电路模块，决定该报警器工作频率。多谐振荡器接通电源以后，电容C被充电，当VC上升到2VCC/3时，使得VO为低电平同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2

18、和T放电，VC下降。当VC下降到VCC/3时，VO翻转为高电平。电容器C放电所需的时间为：tPL=R2Cln20.7R2C 当放电结束时，T截止，VCC将通过R1、R2向电容器C充电，VC由VCC/3上升到2VCC/3所需时间为：tPH=(R1+R2)Cln20.7（R1+R2）C 当VC上升到2VCC/3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。其震荡频率为:f=1/(tPL+tPH)1.43/(R1+2R2)C，即为该报警器的工作频率。 由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的震荡频率受到电源电

19、压和温度变化的影响很小。3.1.5 声、光报警电路模块设计 图3-5 声光报警模块电路图该模块是整个报警电路的最后一个模块，其中喇叭的一端与555多谐振荡模块的输出相接，再把喇叭另外一端接地。当电路图完全正确时，则仿真开始，喇叭会发出相应的报警声。3.2电路参数的计算及元器件的选择下面就相关电路中的参数计算以及元器件的选择进行说明。3.2.1 LSTTL 型四位大小比较器电路 元器件表见表3-1所示。 表3-1元器件选择表序号名称主要参数数量R1电阻30K1R2电阻27K1R3电阻101R4电阻101R5电阻101R6电阻101R7电阻101R8电阻101R9电阻101R10电阻101R11电

20、阻101R12电阻101R13电阻101R14电阻101R15电阻101R16电阻101U4-U7LSTTL 型四位大小比较器74LS854SW1- SW16开关SW-SPST16U3与非门74LS1313.2.2 方波发生电路元器件表见表3-2所示。 表3-2元器件选择表序号名称主要参数数量R17电阻101R18电阻101R19电阻10K1C1电容100nF1U8运算放大器LM7411D1-D2二极管BZX55C15RL23.2.3 555单稳态触发电路元器件表见表3-3所示。 表3-3元器件选择表 序号名称主要参数数量C2电容1uF1C3电容0.01uF1U1NE555单稳态触发器1RV1

21、滑动变阻器10K13.2.4 555多谐振荡器电路元器件表见表3-4所示。 表3-4元器件选择表序号名称主要参数数量C4电容0.047uF1C5电容0.047uF1R20电阻10K1U2NE555多谐振荡器1RV2滑动变阻器50K13.2.5 声、光报警电路元器件表见表3-5所示。 表3-5元器件选择表序号名称主要参数数量C6电容0.47uF1D3LED灯LED13.3特殊器件的介绍本系统中主要使用了如下一些功能器件：LSTTL 型四位大小比较器，555单稳触发器。下面就这些器件的功能特点、主要参数和使用方法作相应说明。3.3.1 LSTTL 型四位大小比较器的介绍 图3-6 74LS85外引

22、线排列图 这种四位大小比较器在功能上能进行二进制码和BCD（8-4-2-1）码大小的比较。它可以对两个四位字（A、B）进行译码后而作出三种比较判断，并将结果在三个输出端输出。不需外加门，就完全可扩展到任何位。对较长字的比较可以把比较器级联起来进行。处理低有效位级的输出端A>B, A<B 和A=B 接到下一级处理高有效位级相应的A>B, A<B和A=B 输入端上。处理最低有效位的级一定要有一个高电平电压加到A=B 输入端。本电路级联通道只有一个二级门延迟，可减小长“字”的总比较时间。表3-6 LSTTL 型四位大小比较器功能表比较输入级联输入输出A3，B3A2，B2A1，

23、B1A0，B0A>B A<B A=BA>B A<B A=BA3>B3×××× × ×H L LA3<B3×××× × ×L H LA3=B3A2>B2××× × ×H L LA3=B3A2<B2××× × ×L H LA3=B3A2=B2A1>B1×× × ×H L LA3=B3A2=

24、B2A1<B1×× × ×L H LA3=B3A2=B2A1=B1A0>B0× × ×H L LA3=B3A2=B2A1=B1A0<B0× × ×L H LA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0H L LH L LA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0L H LL H LA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0L L HL L HA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0× × HL L HA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0H H LL L LA3=

25、B3A2=B2A1=B1A0=B0L L LH H LH=高电平 L=低电平 ×=不定3.3.2 555单稳触发器介绍 图3-7 555定时器555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则

26、C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。表3-7 555定时器管脚功能表管脚 功能1脚外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚低触发端3脚输出端Vo 4脚是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。6脚TH高触发端7脚放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，C

27、MOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。3.4各单元模块的联接 各个单元模块连接的具体关系参见附录1。4系统调试4.1调试环境4.1.1仿真软件ProteusProteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试

28、到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：（1）原理布图 ，（ 2）PCB自动或人工布线，（3）SPICE电路仿真

29、。革命性的特点 ：（1）互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真处理器及其外围电路 ，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型 上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。4.2硬件调试利用仿真软件Proteus分别对LSTTL 型四位大小比较器电路，方波发生电路，555单稳态触发电路，555多谐振荡电路以及声、光报警电路进行调试。4.2.1LSTTL

30、型四位大小比较器电路1） 调试电路2） 调试结果4.2.2方波发生电路调试1） 调试电路2） 调试结果4.2.3555单稳态触发电路调试1) 调试电路2） 调试结果4.2.4555多谐振荡器电路调试1) 调试电路2) 调试结果4.2.5声、光报警电路调试1） 调试电路2） 调试结果5系统功能、指标参数本节主要介绍本汽车防盗报警系统中的有关功能及参数。5.1系统能实现的功能本系统可完成汽车防盗报警的功能。一旦盗贼输入的密码与预先设定的密码不符时，则整个报警系统会立即开始工作，使声光报警电路发出亮光并发出报警声。该报警声不会一直响下去，只会在30秒的时间内报警，并且可以做到报警声的频率可调，更加贴

31、近于真实的报警声音。如果盗贼再次输入错误密码才会使得报警声音重复响起，这样，便能做到不扰民，同时可以有效防止汽车被盗。5.2系统指标参数测试在整个系统中我们对555单稳态触发器进行了测试。方法：根据555单稳态触发器中，Tw=1.1RC；以及555多谐振荡器中T=0.7(R1+2R2)C和f=1/T，计算出报警时间长短和频率高低。单稳触发器RCTw=1.1RC=29.7s270K100uF多谐振荡器Rv2R2Cf1.599kHZ5K7K0.047uF5.3系统功能及指标参数分析通过与设计要求对比进行说明报警器的报警时间5还未满足要求即555单稳态触发器的电阻小了，应加大电阻。6结论我在本次课程

32、设计中，我们小组所做的课题是一个汽车报警器。在这个课题中我们用到了模拟电子技术基础和数字电子技术基础方面的知识。我们运用了LSTTL 型四位大小比较器构成比较电路作为简单的密码判别电路，555定时器构成了单稳态触发器和多谐振荡器从而达到报警系统的报警时间30秒和报警频率可调的目的。同时运用了迟滞比较器，顺利产生出了方波，为整个系统的正常工作奠定了基础。该防盗报警系统工作状态在我们现实生活中比较常见，而且我们还利用密码防盗的报警防盗装置，声音有一定威慑力还提供闪烁的闪光，能有效地防止车辆被盗事件的发生。在这个汽车防盗报警系统中，其优点是：能够及时准确地报警。当盗贼输入密码有误就会触发报警器工作，

33、声光报警电路则会发出报警声音。其显著特点是：本装置的密码可有车主自行设置，在报警过程中实现了报警时间位30秒和报警声音频率的可调。本次设计中也存在一定问题。比如没有考虑到车主离车较远，不能听到现场的报警声音从而不能有效阻止盗车行为的发生。这个问题可以利用GSM功能模块得以实现。当车辆有异常情况，该模块可以实现远程短信报警，便于车主及时处理。还有在发生被盗的时候较远相关人员不能及时赶到现场处理等等问题。但是总体来讲，本次设计能够说是成功的。我们做到了课题要求的全部内容但是还有许多需要完善和改进的地方，我会在今后的学习中，我一定会发扬这次课程设计中的精神，认真学习知识，培养自己的创新实践能力，将自

34、己所学的利用在实际生活中。7 总结与体会我在本次课程设计中，我们所做的课题是汽车报警器。通过一系列的调试和仿真，证明了我们的设计思路基本上是正确可行的，最终结果也实现预期的要求。在设计的过程中，在老师的帮助下，使我们正确理解题目并且有了一个大体的设计思路，在我们小组内部的讨论下慢慢明确了设计的方向，使设计具体化，正因此才使得我们本次设计圆满完成。通过这次课程设计，我拓宽了知识面，加深了对专业知识的理解，锻炼了自己的分析能力，综合素质得到较大提高。并且还提高了自己的创造能力。通过这次课程设计，我通过理论与实际的结合、人与人的沟通，进一步提高了自己的思想觉悟。作为整个学习体系的有机组成部分，课程设

35、计虽然安排在两周进行，但并不是绝对独立的。它的一个重要功能，在于运用学习成果，检验学习成果，加深对学习成果的理解。运用学习成果，是把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。检验学习成果，让我们看到课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。我们是电气工程也自动化专业的本科生，也就是工科学生，对我们来说实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。这也是一次预演和准备毕业设计工作。通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。课程设计促进了我院人才培养计划的完善和课程设置的调整。课程设计达到了专业学习的预期目的。在两个星期的课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对软件开发流程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。在设计的过程中，可以说得上是困难重重，这毕竟我们第一次做的，难免