数字电子电路课程设计双路防盗报警器资料

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1、 数电课程设计数电课程设计数电课程设计数电课程设计 双路防盗报警器双路防盗报警器双路防盗报警器双路防盗报警器 专业：电气工程及其自动化专业：电气工程及其自动化专业：电气工程及其自动化专业：电气工程及其自动化 班级：班级：班级：班级：02020202 电气五班电气五班电气五班电气五班 姓名：姓名：姓名：姓名： 学号：学号：学号：学号：02230116022301160223011602230116 指导老师：指导老师：指导老师：指导老师： 制作日期：制作日期：制作日期：制作日期：2004.10.172004.10.172004.10.172004.10.17 双路防盗警报器设计双路防盗警报器设计

2、双路防盗警报器设计双路防盗警报器设计 一 设计目的和背景设计目的和背景设计目的和背景设计目的和背景 这几年随着改革开放的不断深入以及我国经济的迅猛发展， 人民的生活水平有了 很大的提高。各种贵重物品以及高档家电产品为越来越多的家庭所拥有，并且人 们手中尤其是城市居民的积蓄数额也十分可观。因此，越来越多的家庭对财产安 全问题十分关心。目前，许多家庭都使用了较为安全的防盗门，如果再设计和生 产一种廉价、性能灵敏可靠的防盗报警器用于居民家中，必将在防盗和保证财产 安全方面发挥更加有效的作用。为此，提出“双路防盗报警器”的设计任务。 该报警器适用于家庭防盗，也适用于中小企业事业单位。其特点是灵敏、 可

3、靠，一触即发，可以立即报警；也可以延时 1-35 秒再报警，以增加报警的突 然性与隐蔽性。报警时除可以发出类似公安警车的报警声之外，两只警灯还可以 同时交替闪亮，增加对犯罪分子的威慑气氛。 二 设计任务与要求设计任务与要求设计任务与要求设计任务与要求 1 1 设计题目设计题目 双路防盗报警器的设计 2 2 设计任务与要求设计任务与要求 1.设计一个双路防盗报警器，当常闭开关 K1（实际中是安装在窗于窗框、门于 门框的紧贴面上的导电铜片） 发生盗情时，K1 打开，要求延时 135s 发生报警。 当常开开关 K2 发生盗情而闭合时，应立即报警。 2.发生报警时，有两个警灯交替闪亮，周期为 12s，

4、并有警车的报警发生，频 率为 f=1.51.8Hz。 3.选择电路元、器件。 4.安装调试，并写出设计总结报告。 三三三三 设计方案论证及方块图设计方案论证及方块图设计方案论证及方块图设计方案论证及方块图 目前市售的防盗报警器有的结构复杂、体积大、价格贵，多适用于企事单位用。 而一些简易便宜的报警器其性能又不十分理想，可靠性太差。综合各种报警器的 优缺点，并根据本设计要求及性能指标，兼顾可行性、可靠性和经济性等各种因 素，确定双路防盗报警器主要组成部分的方块图如图 1 所示。它由延时触发器、 报警声发生单元和警灯驱动单元三部分组成 。 方块图如下图所示 延时触发器延时触发器报警声发生报警声发生

5、单元单元 单元单元 警灯驱动器警灯驱动器 四四四四 电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理 双路防盗报警器总电路原理图如图 2 所示。 G5 G7 R11 R12 T4 T6 T5 T7 HL2 HL1 R10 T2 T3 48 7 6 5 2 T1 R7 R9 R8 8 3 4 7 6 +C3 + C2 +6V R3 R4 D2 D1 G1 G4G6G8 G2 G3 R6 R5 + C4 Y +C5 K2 + C1 K1 R2 R R1 w Vcc R11 Q IC1 IC2 DSRD 图图 2 2 1 1 单元电路的分析单元电路的分析 （一）延时触

6、发器（一）延时触发器 其主要功能为延时触发和即时触发。该部分电路主要由 K1 常闭开关（延时触发 开关） 、K2 常开开关（即时触发开关） ，与非 G1G3，二极管 D1 与 D2，电容 C1 C2 和电阻 R1R4 及电位器 Rw 组成。延时触发器的工作原理如下： 1电源刚接通时： 因为电容 C2 的下极板接地为 0V， 由于电源刚接通的瞬间电容电压不能突变， 故 C2 的上极板也为 0V。 低电平 “0” 信号脉冲输入与非门 G3， 使 G3 输出高电平； 又因开关 K2 断开，6V 电源使门 G2 输入信号为高电平（此时 K1 闭合，门 G1 输入低电平，输出为高电平，二极管 D1 截止

7、，对基本 RS 触发器无影响） ，门 G2 输出（基本 RS 触发器 Q 端）低电平“0” ，从而使 555 定时器 IC2 和 IC3 的第 4 脚（异步复位端）为低电平，IC2 和 IC3 不工作，报警器不发声不闪亮。称此时 延时触发器开关为关闭状态。 2开关 K1 打开（延时报警器）时： 电源通过电阻 R1 和电位器 Rw 的阻值，满足 R1RwR2，可使 C1 的充电电流大 于放电电流， 使 C1 上的电压缓慢上升。 当 C1 上的电压达到门 G1 的转折电压 UTH 时，G1 输出由“1”变“0” ，二极管 D1 导通，使 RS 触发器 S D0；因此时 C2 已由6V 电源电阻 R

8、4 被充电使 RS 触发器 RD 端为 “1” ， 基本 RS 触发器被置“1” （门 G2 输出为“1” ） ，IC2 和 IC3 开始工作，报警声发生单元和警灯驱动单元工 作，即延时触发门打开。 3开关 K2 闭合（即时报警）时： 当 K2 闭合，D2 导通，使 RS 触发器的 SD 端为“0” ，RD 端仍然为“1” ，RS 触 发器会立即被置“1” ，即延时触发门即刻打开，防盗报警器会即刻发出报警。 （二）（二） 报警声发生单元报警声发生单元 其主要功能是，发生报警时,频率为 105108KHz 类似于警车的报警声。该部分 电路主要由 555 定时其 IC2 和 IC3，半导体三极管

9、T1T3，定时电容 C3 和 C4， 电阻 R5R10 及扬声器组成。报警声发生单元的工作原理如下： 1.IC 和,C3 组成周期约为 14.2s 的低频振荡器。 当有警信号时,延时触发门 的 RS 触发器 Q=1 时，IC2 和 IC3 开始工作。由于电源刚接通时，C3 上电源不能 突变,使 IC2 的高触发端 6 脚和低触发端 2 脚的电压为 0V，其输出端 3 脚（E） 为高电平， IC2 内部的放电管截止。 电源经 R5 和 R6 对 C3 充电， C3 上电压上升； 当Uc323Vcc时,输出端3脚变为低电平,IC2内部的放电管导通,C3通过电阻 R6 和 IC2 的放电端 7 脚放

10、电,C3 上电压（D 点）逐渐下降；当 Uc31/3Vcc 时 3 脚（E）点又翻回高电平。如此周而复始形成振荡,产生周期 12s 的矩形波， 占空比约为 50。 2IC3 和电阻 R8,R9,C4 组成另一个低频振荡器。这里特别指出的是：IC3 的电 压控制端 5 脚控制电压是 C3 的电压（D 点）通过 T1 的发射极合得到的.D 点电压 变化,使 IC3 的 5 脚电压 Uco 值随之而变化。当 UD（Uc3）较高时,Uco 也较高， 正向阈值电压 Ut（等于 Uco）和负向阈值电压 Ut（等于 12Uco）也较 高,电容 C4 充放电时间长,因而 IC3 的输出端 3 脚（F）点输出脉

11、冲的频率较低； 反之,当UD较低时,Uco也较低,Ut和UT较低,C4的充放电时间短,F点输出脉 冲频率高较高。由此可见,IC3 的输出短 F 点得到的脉冲不是单一频率，其振荡 频率可在一定范围内周期变化。选择合适的参数， 其输出频率约在 105KHz 至 1.8KHz 之间。D 点、E 点、和 F 点的波形如图所示。F 点输出的脉冲经 T2 和 T3 放大后，推动扬声器发出高低频率不同的声音，类似公安警车的报警声。 U t 2/3Vcc 1/3Vcc O U U t t D F F tw （三）警灯驱动单元（三）警灯驱动单元 其主要功能是，发生报警时，使两个警灯交替闪亮，周期为 12s，以增

12、加报 警时的紧迫感，该部分电路由非门 G4G8，三极管 T4T7，电阻 R11R12 和两个 警灯 HL1 与 HL2 组成。警灯驱动单元的工作原理如下： 1 当不报警（K1 闭合和 K2 多断开）时： 这是延时触发门S 触发器 Q=0,封锁了门 G5 和 G6, 使门 G7 与 G8 输出总为 0， 三极管 T4T7 截止，警灯 HL1 与 HL2 不亮。 当报警（K1 断开和 K2 闭合）时： 延时触发器 Q=1,门 G5 和 G6 解除封锁，IC2 产生的振荡信号经门 G4 反相后送入 门 G6 的输入信号和直接送入门 G5 的输入信号极性相反。 使门 G7 和 G8 的输出信 号极性相

13、反， 且它们在 IC2 脚输出脉冲的控制下轮流交替出现高电平“1” ，因而三极管 T4， T5 和 T6， T7 轮流导通和截止，警灯 HL1 和 HL2 便交替闪亮。选择参数，可使警灯闪亮周 期为 12s。 在图 2 的电路原理图中，将门 G1G8 用两个四 2 输入的非门来代替，画出的整机 电路如图 4 所示。图中 G1G4 用 IC1 表示，G5G8 用 IC4 表示。 14 13 12 11 109 8 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 109 8 1 2 3 4 5 6 7 84 1 84 6 2 1 2 6 7373 Vcc R1 Rw K1R2 + C1 D1

14、D2 K2 R3R4 + Vcc IC4 IC1 R12 R5 R6 C2 + C3 + IC2IC3 R7 R8 R9 T1 C4 Y + C5 R13 R10 T2 T3 T4 T6 T5 T7 HL1 HL2 5 2 2 2 2 总体电路的分析总体电路的分析总体电路的分析总体电路的分析 总体电路主要由延时触发器报警发生单元以及警灯驱动组成。延时触发器主 要功能为延时触发和即时触发。报警发生单元主要功能是当报警发生时，它在警 灯驱动单元的驱动下发出频率为 1.51.8kHZ 的类似于警车的报警声。警灯驱动 单元主要功能是，在发生报警情况时，能使两个警灯交替闪亮，周期很短约为 12 秒，以增

15、加报警时的紧迫感。 延时触发部分主要是由 k1 常闭开关、k2 常开开关，与非门 G1G3，二级管 D1 与 D2，电容 C1C2 和电阻 R1R4 及电位器 Rw 组成。通过该电路能够起到延迟报警 发声单元的报警声给盗贼以突然的威慑力，由前面单元电路里的分析，我们知道 当开关 K1 打开时，C1 上的电压达到门 G1 的转折电压时，IC2 和 IC3 开始工作， 报警发生单元和警灯驱动单元工作，既延时触发打开；当开关 K2 闭合时，D2 导 通，使 RS 触发器的 SD 端为 0，RD 端为 1，RS 触发器会立刻被置“1”延时触发 门立即打开，防盗发生装置会立刻发出报警。报警发生单元主要是

16、由 555 定时器 IC2 和 IC3，半导体三极管 T1T3，定时电容 C3C4，电阻 R5R10 及扬声器组成。 警灯驱动单元的组成在前面单元电路的分析中已经介绍过这里不再重复。 通过延 时触发器决定了警灯驱动单元的工作时间， 在警灯驱动单元的作用下警灯发生单 元工作。 五电路元件器选择与计算五电路元件器选择与计算五电路元件器选择与计算五电路元件器选择与计算 由于电路已基本定形，所以大部分元器件可以查手册直接选用，不必再考虑 设计计算只有少数元件要考虑计算。 （一）（一）IC2IC2 与与 IC3IC3 的选择的选择 IC2 与 IC3 选 CB555 （二）（二）G1G8G1G8 的选择的选择 G1G4 和 G5G8 可选择两个四 2 输入 CMOS 与非门，器型号选 CC4011。 （三）三极管的选择（三）三极管的选择 1T1：选 PNP 型硅管，型号为 3CG110A（3CG21A） 。 2T2：NPN 型高频小功率硅管 3DG1