課程設計報告
摘要:近年來，隨著改革開放的深入發展，人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產品和貴重物品為許多家庭所擁有，並且人們手中特別是城市居民的積蓄也十分可觀。因此，越來越多的居民家庭對財產安全問題十分關心。
目前，許多家庭使用了較為安全的防盜門，如果再設計和生產一種價廉、效能靈敏可靠的防盜報警器用於居民家中，必將在防盜和保證財產安全方面發揮更加有效的作用。此外，一些倉庫的防盜工作也日益嚴峻，僅用人來值守的年代已經不復存在，需要一種無人值守全自動的防盜方式。為此，提出「多路防盜報警器」的設計任務。
我設計的6路防盜報警器的優點在於其實用，價廉和簡單。
關鍵詞: 價廉，報警器，防盜
目錄1、設計任務與要求
1.1、設計一種防盜報警器，適用於倉庫、等地防盜報警
1.2、功能要求
1.3、設計本報警器所需的直流穩壓電源
2、總體方案設計
2.1、方案選擇與論證
2.2、報警器的原理框圖如圖2-1所示
2.3、總體電路圖
3、單元電路設計及說明
3.1、電源電路設計及說明
3.1.1 電源電路設計方案
3.1.2 電源電路圖
3.1.3 電源電路相關說明
3.2、控制電路設計及說明
3.2.1 控制電路設計方案
3.2.2 控制電路圖
3.2.3 控制電路相關說明
3.3、報警聲產生電路
3.3.1 報警聲產生電路設計方案
3.3.2 報警聲產生電路圖
3.3.3 報警聲產生電路圖相關說明
3.4 單元電路間的連線方法
4、電路引數計算
4.1 電源電路引數計算
4.2 控制電路引數計算
4.3 報警聲產生電路引數
5、電路元件的選擇
6、收穫與體會
7、參考文獻
1、設計任務與要求
1.1、設計一種防盜報警器，適用於倉庫、等地防盜報警
1.2、功能要求
（1）防盜路數可根據需要任意設定。
（2）在同一地點（值班室）可監視多處的安全情況，一旦出現偷盜，用指示燈顯示相應的地點，並通過揚聲器發出報警聲響。
（3）設定不間斷電源，當電網停電時，備用直流電源自動轉換供電。
（4）本報警器可用於醫院住院病人有線「呼叫」。
1.3、設計本報警器所需的直流穩壓電源
2、總體方案設計
2.1、方案選擇與論證
防盜報警器的關鍵部分是報警控制電路，由控制電路控制聲、光報警訊號的產生。下面列出兩種方案：
方案一：採用運算放大器進行控制。運算放大器可將由感測器獲得的微弱訊號進行放大，從而使電路發出聲、光等報警訊號。
正常情況下，運算放大器不工作，直到有訊號時才工作，將訊號放大後送入ne555時基電路和阻容元件組成音調振盪器，輸出音訊訊號使揚聲器發聲報警。感測器可採用壓力感測器。實現方法，可將壓力感測器裝在門或窗戶等處。
此方案需要使用運算放大器，使電路變得複雜。而且，目前市場上很難買到運算放大器。此外，運算放大器的**比普通元件都要貴，這也增加了設計成本。
方案二：採用三極體與可控矽進行控制，無偷盜情況時，使三極體處在截止狀態，則被控器的聲、光訊號產生電路不工作；一旦有偷盜情況，立即使三極體導通，被控器的聲、光訊號產生電路產生聲、光報警訊號，呼叫值班人員採取相應措施。電網正常供電時，通過電源變壓器降壓後經整流、濾波及穩壓得報警器所需直流電壓，為防止電網停電，在控制器的輸入端設定有備用直流電源，保證報警器在停電時能持續正常工作。
與方案一相比，方案二有著明顯的優點。主要在於其電路簡單，更實用，設計成本也比較低。市場上也有好多類似的報警器產品。此次課程設計，我採用的正是第二種方案。
2.2、報警器的原理框圖如圖2-1所示。
圖2-1 多路防盜報警器原理框圖
（1） 控制電路由三極體3dg12、電阻r1,r2,r3和可控矽scr1共同組成，如圖2-2所示。電源電壓12v通過r2給三極體3dg12提供基極直流偏置，初始狀態下，開關s1斷開。三極體基極無電流，三極體發射極沒有偏置電壓，使三極體處於截止狀態。
此時，可控矽的控制極上無訊號或者緊有微小的訊號，可控矽不能導通。正常情況下，可控矽的t1、t2極間有正向偏壓，但不導通。一旦開關s1被觸碰，將使整個電路導通，由於有電解電容，三極體導通前，電路先給三極體充電，直到三極體基極具有足夠的電壓使三極體發射極正偏，電壓應高於0.
7v。可控矽即閘流體導通後，使報警電路工作，發出聲、光報警訊號。
圖2-2 控制電路
（2）電網電壓通過電源變壓器降壓後，經整流橋整流，電容器濾波，三端整合穩壓器穩壓後供給控制電路，同時將備用直流電源通過二極體併入控制電路的輸入端。電網電壓正常供電時，二極體截止，一旦電網停電，二極體導通，備用電源自動供電。
（3）指示燈採用燈泡顯示，控制電路輸出訊號使其發光。顯示器可按不同設防地點進行編號。採用ne555時基電路和阻容元件組成音調振盪器，控制器輸出訊號控制其工作，ne555的（3）腳輸出音訊訊號再通過放大電路放大後揚聲器發聲報警。
2.3、總體電路圖
圖2-3 總體電路圖
本多路報警器為6路防盜報警器，每一路有相同的電路結構，控制電路也相同，均由可控矽控制。由總體電路圖可看出，此6路防盜報警器電路總共有三個基本組成單元。分別是：
電源電路、控制電路、報警聲產生電路。
3、單元電路設計及說明
3.1、電源電路設計及說明
3.1.1 電源電路設計方案
本設計是6路防盜報警器，各路電路結構完全相同，共享乙個直流穩壓電源。為了降低設計成本，減少功耗，故採用12v直流穩壓電源供電。在電網正常供電情況下，可直接將家庭電路中的220v交變電壓通過變壓器降壓、整流橋整流、電容濾波和三端整合穩壓器穩壓後得到12v直流電壓，可充當直流穩壓電源使用。
在電網停止供電時，即家庭停電時，備用直流電源直接開始工作，這樣就實現了電源供電的連續性。通過利用二極體的正嚮導通特性，將12v直流電源併入電路中，電網供電情況下，二極體沒有正向偏壓，不能導通，由電路直接為報警電路供電。當電網停電時，二極體便獲得正向偏壓，因而能夠導通。
備用12v直流電源或電池組開始工作。
3.1.2 電源電路圖
圖3-1 電源電路
3.1.3 電源電路相關說明
除去備用直流電源的電源電路，我剛在實習中使用過，並且完成了安裝與測試。家庭電路中的220v經過變壓器降壓後變為交流15v，再使用由四個相同型號整流二極體組成的整流電路整流，而後又經電解電容c7與瓷片電容濾波後得到20v的直流電壓。然後再用型號為78l12國際上普遍使用的12v三端整合穩壓塊穩壓，通過穩壓即可得到比較理想的12v直流電壓。
，除此之外，c10與c8還有保護電路的作用。即當電網斷電瞬間，電容上仍然充滿了電荷，電容開始放電，等到電容兩端的電壓小於11.3v時，二極體d7便開始導通，備用直流電源開始工作。
三端穩壓塊採用國際上較常用的78l12，可以穩12v的直流電壓。
3.2、控制電路設計及說明
3.2.1 控制電路設計方案
本多路報警器要控制的電路有6路。在電路中起到控制聲、光報警訊號產生的作用。控制電路有多種設計方法，也可以用多鐘元件實現，但我選擇較簡單的三極體與可控矽，使電路簡單化，也使之易於實現。
可控矽的導通前提條件是有正向偏壓，然後如果控制極上有乙個高於陰極的電壓訊號，該可控矽便導通。其外，可控矽的乙個重要特點是，一旦導通後，就可以維持導通狀態，與控制極不再有關係。可利用可控矽的這種特性與三極體的導通條件設計控制電路。
可將接觸式開關串在三極體的基極上，正常情況下，開關斷開，三極體基極上沒有電壓，僅有集電極直接與電源相連。要使三極體能正常工作，應先調節三極體的靜態工作點，使其工作在放大區。這樣，三極體導通後才能將基極上微小的電流放大後送到發射極。
在發射極上串聯乙個較大的電阻，這樣一來，在三極體導通後，發射極上電阻能獲得較大的電勢差，然後將其加到可控矽的控制極與陰極上，可控矽就可迅速導通。另外，考慮到接觸式開關防盜應用中，開關不可能合上以後就不再斷開。一般情況下，接觸式開關只是短暫的閉合。
為了延長電路的工作時間，可在三極體的基極與地之間併聯乙個電解電容，用於延遲電路導通和延續電路的導通狀態。
3.2.2 控制電路圖
圖3-2 控制電路圖
3.2.3 控制電路相關說明
控制電路是整個多路防盜報警器電路中的核心。起著控制聲、光報警訊號產生的作用。如圖3-2，可控矽的右側是聲光報警訊號的輸入端，由圖可看出，只要可控矽導通，聲光報警訊號便可發出。
控制電路的右側是產生報警光訊號的電路，其電路也極其簡單，只需將乙個較大的電阻與燈泡串聯後接到電源上。圖中，d1也有重大的作用，產生報警聲訊號電路只有通過d1然後再通過可控矽，才能正常產生報警聲訊號。要使二極體d1導通，需要其有正向偏壓。
要達到此目的，需使r4阻值較大及使燈泡有乙個較大的功率，使二極體的陰極電位較低。此控制電路中，三極體靜態工作點的除錯也比較重要，電路導通時應使三極體工作在放大區。
3.3、報警聲產生電路
3.3.1 報警聲產生電路設計方案
首先考慮使用555時基積體電路，不僅是因為其使用廣泛，它也有其獨特的作用。使用555時基積體電路之前還需了解其內部結構與工作過程。
555時基電路的工作過程：當2腳，即比較器a2的反相輸入端加進電位低於vdd的觸發訊號時，則vt9、vtll導通，給雙穩態觸發器中的vtl4提供一偏流，使vtl4飽和導通，它的飽和壓降vces使vtl5的基極處於低電平，使vtl5截止，vtl7飽和，從而使 vtl8截止，vtl9導通，vt20完全飽和導通，vt21截止。因此，輸出端3腳輸出高電平。
此時，不管6端(閾值電壓)為何種電平，由於雙穩態觸發器(vtl4-vtl7)中的4．7kω電阻的正反饋作用(vtl5的基極電流是通過該電阻提供的)，3腳輸出高電平狀態一直保持到6腳出現高於vdd 的電平為止。當觸發訊號消失後，即比較器a2反相輸入端2腳的電位高於vdd，則vt9、vtll截止，vtl4因無偏流而截止，此時若6腳無觸發輸入，則vtl7的vces飽和壓降通過4.7kω電阻維持vtl3截止，使vtl7飽和穩態不變，故輸出端3腳仍維持高電平。
同時，vtl8的截止使 vt6也截止。當觸發訊號加到6腳時，且電位高於vdd時，則vtl、vt2、vt3都導通。此時，若2腳無外加觸發訊號使vt9、vtl4截止，則 vt3的集電極電流供給vtl5偏流，使該級飽和導通，導致vtl7截止，進而vtl8導通，vtl9、vt2都截止，vt21飽和導通，故3腳輸出低電平。
當6腳的觸發訊號消失後，即該腳電位降至低於vdd時，則vtl、vt2、vt3皆截止，使vtl5得不到偏流。此時，若2腳仍無觸發訊號，則 vtl5通過4.7kω電阻得到偏流，使vtl5維持飽和導通，vtl7截止的穩態，使3腳輸出端維持在低電平狀態。
同時，vtl8的導通，使放電級 vt6飽和導通。通過上面兩種狀態的分析，可以發現：只要2腳的電位低於vdd，即有觸發訊號加入時，必使輸出端3腳為高電平；而當6腳的電位高於 vdd時，即有觸發訊號加進時，且同時2腳的電位高於vdd時，才能使輸出端3腳有低電平輸出。
4腳為復位端。當在該腳加有觸發訊號，即其電位低於導通的飽和壓降0.3v時，vt8導通，其發射極電位低於lv，因有d3接入，vtl7為截止狀態，vtl8、vt21飽和導通，輸出端3腳為低電平。
此時，不管2腳、6腳為何電位，均不能改變這種狀態。因vt8的發射極通過d3及vtl7的發射極到地，故vt8的發射極電位任何情況下不會比1.4v電壓高。
因此，當復位端4腳電位高於1.4v時，vt8處於反偏狀態而不起作用，也就是說，此時輸出端3腳的電平只取決於2腳、6腳的電位。
顯然，555電路內含兩個比較器a1和a2、乙個觸發器、乙個驅動器和乙個放電電晶體。兩個比較器分別被電阻r1、r2和r3構成的分壓器設定的vdd和vdd。參考電壓所限定。
為進一步理解其電路功能，並靈活應用555整合塊，下面簡要說明其作用機理。從圖3-3可見，三個5kω電阻組成的分壓器，使內部的兩個比較器構成乙個電平觸發器，上觸發電平為vdd，下觸發電平為vdd。在5腳控制端外接乙個參考電源vc，可以改變上、下觸發電平值。
比較器al的輸出同或非門l的輸入端相接，比較器a2 的輸出端接到或非門2的輸入端。由於由兩個或非門組成的rs觸發器必須用負極極性訊號觸發，因此，加到比較器al同相端6腳的觸發訊號，只有當電位高於反相端5腳的電位時，r—s觸發器才翻轉；而加到比較器a2反相端2腳的觸發訊號，只有當電位低於a2同相端的電位vdd時，r—s觸發器才翻轉。
通過上面對等效功能電路和ca555時基電路的內部等效電路的分析，可得出555各功能端的真值表。
多路防盜報警器設計報告
摘要 近年來，隨著改革開放的深入發展，人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產品和貴重物品為許多家庭所擁有，並且人們手中特別是城市居民的積蓄也十分可觀。因此，越來越多的居民家庭對財產安全問題十分關心。目前，許多家庭使用了較為安全的防盜門，如果再設計和生產一種價廉 效能靈敏可靠的防盜報警器用於居民家...
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