抽屉防盗自动报警器设计

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沈阳工程学院

课程设计

设计题目：抽屉防盗自动报警器设计

系别测控技术与仪器系班级测控本111学生姓名崔鑫学号2023313104指导教师祝尚臻职称讲师起止日期：2023年3月3日起——至2023年3月13日止

I

沈阳工程学院

课程设计任务书

课程设计题目：抽屉防盗自动报警器设计

系别测控技术与仪器系班级测控本111/2学生姓名崔鑫学号2023313104指导教师祝尚臻职称讲师课程设计进行地点：F４30任务下达时间：2023年3月3日

起止日期：2023年3月3日起——至2023年3月14日止教研室主任年月日批准

抽屉防盗自动报警器设计

II

1设计主要内容及要求

1.1设计目的：

1、了解有关传感器的基础知识；2、加深对电子电路方面知识的理解；3、能够熟悉传感器的检测以及应用电路。4、加深对于光电元件的了解，学会应用光电元件进行实际检测和应用。1.2基本要求：

1、利用光电元件设计抽屉防盗自动报警器；2、通过设定，在别人开启抽屉时报警器便会报警；3、选择适合的光电元件并说明选用理由；4、画出你所设计的抽屉防盗自动报警器电路原理图并予以说明；5、说明你所选择的元件明细表；简要说明你所设计的传感器的测量特点。6、要有相应的控制算法（软件流程图）。1.3发挥部分：

自由发挥

2设计过程及论文的基本要求：

2.1设计过程的基本要求

1、基本部分必需完成，发挥部分可任选；

2、符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；3、设计过程的资料、草稿要求保存并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。

2.2课程设计论文的基本要求

1、参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。

2、装订顺序：封面、任务书、成绩评审看法表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、抽屉防盗自动报警器设计

目录

中文摘要V目录1一设计任务描述2

1.1设计题目：抽屉防盗自动报警器系统设计21.2设计要求：2

二设计思路3

2.1：选题的背景及意义32.2：抽屉防盗自动报警的发展状况以及存在的问题3

三设计方框图5四设计原理6

4.1检测电路64.2延迟电路84.3与门电路94.4报警电路10

五工作过程分析11六元器件清单12七主要元器件介绍13

7.1光电传感器137.2二极管1N4001GP137.3三极管介绍14

小结17致谢18抽屉防盗自动报警器设计

三设计方框图

检测电路检测电路延迟电路延迟电路与门电路报警电路

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四设计原理

4.1检测电路

该部分有上、下俩部分检测电路，俩部分结构组成一致，主要由直射型光电传感器构成，为了使传输的光线最正确，该传感器还设置了透镜结构，加设透镜的目的是为了使光源变成平行的光线而后聚焦，以使光线传输的距离远且确切。本次试验中所用到的光电传感器结构如下图所示：

图4-1具有透镜结构的光电传感器结构示意图

在上图中，光源（可以是白炽灯、LED发光二极管发出的光、激光等）发出的光经透镜1变成平行光以后，再由透镜2聚焦后照射到光电二极管上。由此可见，当在透镜1与透镜2之间放入被测对象后，就可以根据光电二极管接收到的光通量的大小或有无来反映被测对象的状况，由此实现了光电传感器的目的，大量类型的传感器正是利用这一特点制成的。

上述中的光电传感器只是检测电路中的一部分，完整的检测电路图如下：

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5VD1LEDVDLEDR210KVT1NPNR1200K图4-2上检测电路示意图

上述检测电路图为上检测电路图，主要由光电传感器组成，其中D1相当于光电传感器中的光源直射的光源问哦红外光，是人眼看不见的光，隐蔽性较好，当有盗贼来侵，盗贼的手及拉出的抽屉会挡住光路，光电二极管VD呈高阻抗，三极管VT1截止，输出为高电平。

下检测电路图与上检测电路图一致，其结构图如下：

D2LEDVD2LEDR410KVT2NPNR3200K图4-3下检测电路示意图

该部分原理与上检测电路图一致，当没有障碍物遮挡时，光电二极管VD呈低阻态，三极管D2导通，输出为低电平。

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4.2延迟电路

该部分仍有上、下俩部分延迟电路，对应上、下俩部分检测电路，其主要由放大器构成，产生延迟的作用。上延迟电路结构图如下：

C1R62740R5430C2520.01uF4CA339LM1390.01uFR810KR122150LM139U1AR74750U2A524R1010KC3452R9100KR1110KU3A0.01uF图4-4上延迟电路示意图

该部分是对检测电路输出的监测结果进行分析处理，当盗窃者手臂经过传感器时，由于挡住光路的时间很短，故电路输出的将是一个窄脉冲，该脉冲受延迟电路的作用对后级电路不会产生影响。当无盗贼出现时，俩光电接收器输出均为低电平，经延迟加到与门的俩个输入端后，也使与门输出为低电平，故报警电路不会工作。

下延迟电路图与上延迟电路图一致，其结构图如下：

5VC4R170.01uFC550.01uF4LM139LM1390.01uFLM139R142740U4A2U5A524R1810KC6U6A524100KR164750R1910KR13430R1510KR202350图4-5下延迟电路示意图

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该部分工作原理与上延迟电路原理一致，在电路中，盗贼将抽屉拉出后，挡住光路时间变长，此时延迟电路可不发挥作用，但报警器依旧会发出警报，正常工作。

4.3与门电路

该部分电路建构简单明白，易于读懂，其作用是对俩部分延迟电路输出结果进行处理，得到最终结果，然后传送到蜂鸣器。其结构图如下：

12U3AND图4-6与门电路结构示意图

当人手臂经过上下俩个传感器时，将有俩个脉冲信号输出，这俩个脉冲信号有一定的时间差，经延迟处理以后，就会使与门俩个输入端均为高电平，根据与门电路的规律关系，其输出也为高电平，该信号就会出发警报电路工作，向外发出警报信号，从而实现了防盗的目的。设置俩路光电传感器的目的是为了提高防盗电路的可靠性，该电路工作波形如下图所示，

图4-7两路光电传感器防盗电路工作波形示意图

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4.4报警电路

该部分电路简单易于集成，其作用为在接收到与门输出信号后蜂鸣器是否应当发出警报。其结构图如下:LS?SPEAKERR12100

图4-8报警电路结构示意图

该部分是否发出应当发出警报，进行工作，数据表如下：

上延迟电路输出0011下延迟电路输出0101

与门电路输出0001

报警电路工作状况不报警不报警不报警报警表4-1报警器工作状况表

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五工作过程分析

首先，开始工作是一个通道中设置了俩个光电传感器，，由光电传感器中LED发出的红外光传送到光电二极管上，二极管位于检测电路中，俩路直射式光电检测电路的连接及其结构一致，输出的信号经适当延迟分别加到与门的俩个输入端，有与门输出的信号去控制报警器电路的工作。

其次，检测电路中信号输出到延迟电路中时，俩输入信号有一定的时间差，经延迟处理以后，就会使与门俩个输入端均接收到来自延迟电路的信号。根据与门电路的规律关系，其输出为高电平或低电平。

最终，与门输出信号会触发报警电路工作，向外发出报警信号，从而实现了防盗的目的。其中，设置俩路光电传感器的目的，是为了提高防盗电路的可靠性。

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六元器件清单

在本设计中所用到的元器件如下表所示：

名称LED灯数量2型号规格二极管21N4001GP三极管2BC237BP电容60.01uF电阻214302740215010K100K200K放大器6LM139与门1AND蜂鸣器1SPEAKER光电传感器GND19表2元器件清单表

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七主要元器件介绍

7.1光电传感器

本次设计中所运用到的光电传感器结构如下图所示：

图7.1具有透镜结构的光电传感器结构示意图

在上图中，光源（可以是白炽灯、LED发光二极管发出的光、激光等）发出的光经透镜1变成平行光以后，再由透镜2聚焦后照射到光电二极管上。由此可见，当在透镜1与透镜2之间放入被测对象后，就可以根据光电二极管接收到的光通量的大小或有无来反映被测对象的状况，由此实现了光电传感器的目的，大量类型的传感器正是利用这一特点制成的。

7.2二极管1N4001GP

1N4001GP详细数据清单

描述：Vrrm=50：Irrm=5.0

：Vfm@if=1.10@1000

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：trr=2.0Package=DO-204AL热敏电阻连接：45.00热敏电阻状况：0.00功耗：0.00降值拐点：75.00最低工作温度：-65.00最高工作温度：175.00静电放电：0.00

7.3三极管介绍

三极管BC237BP详细报告

群组(ANSI)群组(DIN)

系列(ANSI)系列(DIN)

图7.2三极管元件数据库名称:系列组:系列:名称::日期:描述::::

:::

热敏电阻连接：:热敏电阻状况：:功耗:

降值拐点：:最低工作温度:

主数据库TransistorsBJT_NPNBC237BPTL

March06,1998Vceo=45Vcbo=5Ic(max)=0.1hFE(min)=90hFE(max)=800Ft=100Pd=1

Package=TO-92357.00125.001.0025.00-55.00

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最高工作温度:150.00静电放电：:0.00

符号(ANSI)符号(DIN)

图7.3三极管符号

封装:

图7.4三极管封装图封装类型:TO-92封装制造商:Generic引脚数:3

引脚信息:规律物理的单元类型ERC状态引脚交换组C3GRP:AA:I/O包括B2GRP:AA:I/O包括E1GRP:AA:I/O包括BC213AP三极管详细报告

群组(ANSI)群组(DIN)

系列(ANSI)系列(DIN)

数据库名称:主数据库系列组:Transistors系列:BJT_PNP名称:BC213AP:

TL

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门交换组

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日期:

August09,1998

符号(ANSI)符号(DIN)

图7.5三极管符号

封装:

图7.6三极管封装图

封装类型:TO-92封装制造商:Generic引脚数:3引脚信息:规律物理的单元类型ERC状态引脚交换组E1GRP:AA:I/O包括B2GRP:AA:I/O包括C

3GRP:A

A:I/O包括

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门交换组抽屉防盗自动报警器设计

小结

为期两周的传感器课程设计已经终止，基于传感器抽屉防盗报警系统的设计，已经基本完成。通过这次课程设计，我把握了一些理论设计的基本步骤：首先就是明确了设计任务，了解防盗自动报警系统的发展状况，以及了解一些基本工作，方案的可利用程度等。其次，要对整个设计系统做深入的方案可行性论证，并且结合实际条件，确立自己的设计方案，然后就是对自己确立的设计进行实现。接下来就是进行传感器的选择，最终就是画电路图，整个程序基本就是这样的。

开始拿到这个课题时真的感到很迷茫，由于老师给的范围太广，就是感觉头一次碰见这样的课设，根本都不知道从哪开始，找不到头绪，加上我的能力实在有限，所以开始我对这个课题很是抵触，后来经过老师的细心讲解，我才渐渐理清了头绪。所以我就开始进行准备，虽然是两周的时间，但是我也没有放松自己。因此我首先做的就是去图书馆查阅资料，但是惋惜的是图书馆的可利用图书简直是太少啦，于是我又去网上查阅，先参考一下别人的设计再渐渐展开自己的思路，到网上看看才知道，可以实现这个设计的例子有好多，这样我就心里有底了，跟让我高兴的是，这个设计中有一模块是利用光电传感器来实现的，正好我以前所学的传感器课程中有相关内容，只是不能应用于该设计中，但这样也可以节省我好多自己的时间，很是庆幸之前的课堂上我一直都在认真听讲，这为我打下了良好的基础。

在课设即将终止的时候还觉得有些不舍，我很是享受这其中的过程，开心也好，苦恼也罢，困难重重也行，总之当我一路伴着这些经历走过时，感觉自己收获到的不仅仅是对传感器这门课设的深入了解，更是将我的人生有增加厚重弄弄的一笔。或许我的设计