2022年课程设计分析方案简易防盗报警器的设计.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 前 言 随着我国全面小康建设步伐的加快,人们的生活水平有了很大的提高,同时,社会人口的流淌性大大增加,社会结构和社会治安问题日趋复杂,人们对家庭生命 财产的安全越来越重视；因此,人们在生活中逐步引入报警器,用来预防抢劫、盗 窃等意外大事的发生；防盗报警系统是用物理方法或电子技术,自动探测发生在布防监测区域内的侵 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,显示可能实行计策 的系统；防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外大事的重要设施；一旦发生突发事 件,就能通过声光报警信号在安保掌握中心精确显示出事地点,使于快速实行应急 措施；防盗报警

2、系统与出入口掌握系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子 巡更系统等一起构成了安全防范系统；报警器 alarm ,又称防盗器；是由传感器和信号处理组成的,用来探测入侵 者入侵行为的,由电子和机械部件组成的装置；传感器又是报警器的核心元件,采 用不同原理的传感器件,可以构成不同种类、不同用途的报警装置；防盗报警器,是对用于发生警情、危急、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快速进展,人们对报 警器的性能提出了越来越高的要求；其应用也是越来越广泛,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；这类报警器具有 性能稳固、有用

3、性强等特点；本课程设计所设计的简易防盗报警器是借助于数字逻 辑电路,采纳模块化的设计思想；不仅使得设计变得简洁、便利、敏捷性强,而且 电路简洁简洁实现,工作稳固；1 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章：设计基本要求 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,并且即使手离开感应器时,扬声器也会延时1,这种单稳态触发器在电路中广泛地用于对脉冲信号的延时、展宽和整形等；2 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 17 页

4、精选学习资料 - - - - - - - - - 定时模块的作用是来掌握语音报警的时间长度,防止报警时间过长,电能损耗过多；主要构成是由 NE555 定时器完成,将其接成单稳态电路,可以产生一脉冲,脉冲维护时间可以通过设计参数而得,脉冲的维护时间就是电路报警的时间长度；依据实际要求延时参数设置为 1 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,就构成单稳态触发器；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,在暂稳态维护一段时间以后,再自动返回稳态,暂稳态维护时间的 长短取决于电路本身的参数

5、,与触发脉冲的宽度和幅度无关；由于单稳态触发器具4 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 有这些特点,常用来产生具有固定宽度的脉冲信号；用 发器是负脉冲触发的单稳态触发器,其暂稳态维护时间为：电路本身的参数 R、C 有关；555定时器构成的单稳态触 Tw=lnRC=1.1RC,仅与其检测电路设计图如图 3-2 ,开关 J1实际电路中用铁片或铁丝代替）按下时,2 管脚由高电平变为低电平常,输出管脚3 脚就由低电平变为高电平输出一个脉冲,高电平脉冲维护的时间由电阻 R1 和电容 C1 打算,其运算公式为：Tw=l

6、nR1*C 11.1RC3-1）图 3-2 检测电路图3.2 定时模块在数字电路中,定时实际上是产生一脉冲信号,其信号的高电平或低电平维护的时间可由运算电路参数而确定；555 做单稳态触发器时就有定时的作用,因此定时模块可由 555芯片完成；考虑到检测电路中已使用了 555 做单稳态触发器,因此可将两模块合二为一,既用作检测电路又用作定时；其电路如图 3-3,定时的长短由电路参数 R 和 C 确定：3-2）5 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3-3 定时模块电路图3.3 频率掌握模块课程设计的基本要

7、求中,产生一频率为1.2KHz 的报警声音；要实现这一要求很简洁,只要多加一片555芯片,用它做多谐振荡器产生频率1.2KHz；3.3.1 555定时器做多谐振荡器如将 555的引脚 2 与 6 相接,如图 3-4 所示,就可形成多谐振荡器；外接电容 C 通过 R1、R2 充电,而放电电流仅通过 R2；可求出：充电时间：3-3）放电时间：3-4 ）周期： 3-5 ）占空比： 3-6 ）由公式运算参数：由于频率为 1.2KHz,电容 C选取 0.1uf ,运算出电阻 R1、R2的阻值约为 1K、10K,选取 1K、10K的电阻做 R1、R2；6 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -

8、第 6 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3-4 多谐振荡器及波形图3.3.2 提高设计要求考虑到本次课程设计比较简洁,为提高实践才能和电路的有用性,与同组人共同争论设计出报警声音有多个频率的报警器；分频的实现主要是转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可以实现分频功能,本次试验挑选了 J、K 触发器来组合成分频器；其设计思路如下：实现四分频需要四个输出分别为Q0、Q1、Q2、Q3；列出状态转换图为：图 3-5 状态图7 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 17 页精选学习资料 - - - - -

9、- - - - 依据状态转换图画状态转移表,如下表：表 3-1 状态转移表CP 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 0 1 1 3 0 0 1 1 0 1 0 0 4 0 1 0 0 0 1 0 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 6 0 1 1 0 0 1 1 1 7 0 1 1 1 1 0 0 0 8 1 0 0 0 1 0 0 1 9 1 0 0 1 1 0 1 0 10 1 0 1 0 1 0 1 1 11 1 0 1 1 1 1 0 0 12 1 1 0 0 1 1 0 1 13 1 1 0 1 1 1 1 0 14 1

10、 1 1 0 1 1 1 1 15 1 1 1 1 0 0 0 0 化简状态转换表可得到状态方程：Q1=Q03-7）Q2=Q0*Q1 3-8）Q3=Q0*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8 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 波形图：图 3-7 四分频电路输出波形图原脉冲 图 3-7 中的 CP）经过分频器,输出Q0、Q1、Q2、Q3 四个脉冲,频率分成 CP的二分之一、四分之一、八分之一仍有十六分之一；然后利用一个四选一的 数据挑选器 74LS153）的挑选作用在

11、不同时刻内挑选不同频率,从而使得蜂鸣器鸣叫时声音的频率有规律的变化；而四选一数据挑选器74LS153）的地址掌握脚是由74LS161掌握的； 74LS161是十六进制循环计数器,利用其循环的特性可以有规律的掌握数据挑选器的地址掌握脚,从而有规律的选频；起帮助分频作用；74ls08 四与门）芯片在电路中用到的器件有 74LS112J、K 触发器）两片、 74LS153一片、 74LS08 一片、74LS161 一片；下面分别介绍各芯片的功能表和引脚图：9 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 74LS112功能

12、表及引脚图：图 3-8 74ls112 功能表及引脚图74LS153功能表及引脚图：图 3-9 74ls153 功能表及引脚图74LS161功能表及引脚图：图 3-10 74ls161 功能表及引脚图10 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 74LS08引脚图：图 3-11 74ls08 引脚图3.4 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；此部分电路很简洁实现,联系频率掌握模块的设计, 74ls153在多种频率中选出一种频率

13、,这种频率的电信号就可以直接接到蜂鸣器上使蜂鸣器鸣叫,所以蜂鸣器接在11 / 17 74ls153输出管脚上；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第四章：试验成效本电路由四部分组成：检测电路、定时、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 16.5s的高平信号,从而使其次片555 的四管脚的电平为高；其次片555 是一个多谐振荡电路,当四脚为高时,电路振荡开头,产生一频率约为 1.2KHz的脉冲信号；信号经过分频电路被分成四种频

14、率分别为0.6KHz、0.3KHz、150Hz 和75Hz,再经过选频,在肯定时间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,蜂鸣器将电信号变为声音信号报警；图 4-1 电路仿真波形图12 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第五章：试验调试与分析电路按设计电路接好,接通电源,触摸触摸片,蜂鸣器不响；用万用表测量蜂鸣器两端电压,电压为零；再测量第一片 555三管脚的输出电压,在 4.25V 左右变化,第一片 555工作正常；测量其次片 555三管脚的输出电压,在 4V 左右变化,确定其次片

15、 555 工作也正常；由此估计,电路的故障显现在分频电路中,测量74LS112 的 5 管脚和 9 管脚的电压,万用表显示的数值和估计的一样,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；重新将电路接上电源,蜂鸣器响了,但是发出的声音只有一种频率；估计是74LS153或 74LS161 工作不正常,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,确定 74LS161的连接无误后,推测是芯片坏了；断开电源,换上芯片后,接通电源,触摸触摸片,蜂鸣器响了,

16、并有不同频率的声音发出；电路设计胜利了；13 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 结 论本文设计中有优点也有缺点,其优点是产生变频的声音,并且能够自动变频,比起一般的报警器更表达出声音的魅力；缺点是设计所用的芯片过多,特别是设计 变频功能时用到了五片芯片,这给电路带来很多累赘,使得设计成本费增高；再次反过来摸索这个电路图,整个电路简洁明白,可以依据此电路图应用到实 际中去,各模块功能独立,可扩充性强,应用广泛,报警电路也可以发出不同的声 音；可以说是非常有利用价值；14 / 17 名师归纳总结 - - -

17、 - - - -第 14 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考文献1 阎石. 数字电子技术基础 第五版） M. 北京：高等训练出版社, 2005；2 高吉利 . 电子技术基础试验与课程设计M. 北京：电子工业出版社, 2002；3 赫鸿安,徐红媛 .555 集成电路有用大全 M. 上海科学普及出版社, 2005；4 张延琪 . 常用电子电路 280 例解读 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用手册M 福建：福建科学技术出版社,2007；6 康华光 . 电子技术基础数字部分第 4 版M. 北京高等训练出版社, 2

18、000；7 郑家龙 . 集成电子技术基础 M. 北京高等训练出版社, 2002；8 路成红 . 专用集成电路设计与电子设计自动化 M. 清华高校出版社, 2004；15 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附录 一元件清单：74LS112 2 个；74LS153 1 个；74LS161 1 个；74LS08 1 个；NE555芯片 2 个；蜂鸣器 1 个；稳压电源 1 台；电阻阻值10K 1K 150K 数量1 2 1 电容万能电路板容值0.01uf 0.1uf 100uf 1 块；数量2 1 1 导线如干16 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附录 二电路仿真图 一）17 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 17 页