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1、辽宁工程技术大学电子技术课程设计综述在科技高速发达、经济迅猛发展的今天，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。本设计就是为了满足安防的需要而设计的电子报警系统，它能够在防盗贵重物品方面发挥更有效的作用。报警器（alarm）,又称防盗器，是对于发生警情、危险、紧急情况时以声音、光线、电波等形式发出警报的电子产品总称。它是一种利用可控硅控制的电子电路，具有体积小，声音大的特点。本实验设计的报警器主要用于家庭或办公室等贵重物品的防盗保护。防盗报警系统通常由:探测器（
2、又称报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。 报警探测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，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置。报警器电路是利用电子元件和线路构成的一种防盗设施，用以监控非法入侵者，并当原监控场所发生异常情况时，能准确、即时地产生特定的报警信号。防盗报警电路分为断线式防盗报警电路、触摸式防盗报警电路、开关式防盗报警电路、感应式防盗报警电路等。本次设计的贵重物品防盗报警器的电路是开关式防盗报警电路。本文主要介绍了贵重物品防盗报警器
3、的具体设计实现方法，以及主要基本构成元件（单片可控硅、555定时器、三极管等）的功能及原理图，同时对所设计的报警器的功能原理做了概述。该报警器具有结构简单，实现性强，经济实惠等特点，实用性强，适用范围广。1电路的工作原理1.1 555定时器的工作及原理图图1-1是国产双极型定时器的电路结构图。它由比较器C1和C2 、SR锁存器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。v11是比较器C1的输入端 ,v12是比较器C2 的输入端。C1和C2 的参考电压VR1和VR2由VCC经三个5K电阻分压给出。在控制电压输出端VCO悬空时，VR1=2/3VCC，VR2=1/3VCC。如果VCO外接固定电压，则VR
4、1=VCO，VR2=1/2VCO。RD是置零输入端。只要在RD端加上低电平，输出端vO便立即被置成低电平，不受其它输入端状态的影响。正常工作时必须使RD处于高电平。图中的数18为器件引脚的编号。由图可知，当v11 VR1、v12 VR2 时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2 的输出VC2=1，SR锁存器被置0，TD导通，同时vO为低电平。当v11 VR2时，VC1=1、VC2=1锁存器的状态保持不变，因而TD和输出的状态也维持不变。当v11 VR1、v11 VR1、v11 2/3Vcc2/3Vcc2/3Vccv12 x1/3Vcc1/3Vcc1/3Vcc1/3VccVo低低不变高高TD状
5、态导通导通不变截止截止图1-1 555定时器电路1.2 多谐振荡器的工作及原理图由555定时器构成的多谐振荡器如图1-2所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压Uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出Uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压Uc按指数规律上升，当Uc上升到（2/3）Vcc时，输出Uo为低电平，放电管VT导通，把Uc从（1/3）Vcc 上升到（2/
6、3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T充=（R1R2）C。由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放R2C0随着C的放电，Uc下降，当Uc下降到（1/3）Vcc时，输出Uo，为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容C充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，Uc电压总是在（1/32/3）Vcc 之间变化。图1-3所示为工作波形。图1-2 555定时器构成的多谐振荡器
7、电路图1-3 555定时器构成的多谐振荡器工作波形图根据Uc的波形图可以确定振荡的周期为T=T1+T2 【公式1-1】T1对应充电时间 T1=0.7（R1+R2）C 【公式1-2】T2对应放电时间 T2=0.7R2C 【公式1-3】振荡周期 T=T1+T2=0.7+(R1+2R2)C 【公式1-4】振荡频率 f=1/T 【公式1-5】1.3 单向可控硅的工作及原理图该报警器的开关是由单向可控硅控制的。我们来介绍一下单向可控硅的工作原理。单向可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。 图1-4 单向可控硅的构成原理图当阳
8、极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基极电流Ib2流过，经BG2放大，其集电极电流Ic2=2Ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以Ib1=Ic2。此时，电流Ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极的电流为Ic1=1Ib1=12Ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使Ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种
9、可控硅是不可关断的。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化 ，如表1-21 -2 可控硅导通和关断条件表 状态条件说明从关断到导通1、阳极电位高于阴极电位2、控制极有足够的正向压和电流两者缺一不可维持导通1、阳极电位高于阴极电位2、阳极电流大于维持电流两者缺一不可从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位2、阳极电流小于维持电流任意条件即可1.4 贵重物品防盗报警器的工作及原理图该电路主要有单向可控硅、晶体管、555定时器扬声器、电容、电阻等器件构成。电路中SCR、R1和AN构成可控硅触发开关；R2、R3、R4、C1、C2、C3、VT1、VT2、5
10、55定时器、扬声器构成模拟警笛声电路，其中VT1、VT2对信号器放大作用。平时，A收到家电气的压迫作用，使得其两常闭触点断开，SCR无触发信号而阻断，报警器不工作。当家用电器被搬起时，AN两触点自动闭合，SCR的触发端经R1从电源正极获得触发信号，SCR导通，555定时器正常工作，其输出的警笛信号经过VT1、VT2功率放大，促使扬声器发出洪亮的声音，达到报警的效果。断开开关S，才能解除报警。图1-5 贵重物品防盗报警器工作原理电路图2试验所需器件编号名称型号数量R1电阻4.7K1R2电阻5.0K1R3电阻5.0K1R4电阻10.0K1T1晶体三极管3DG6、9014等1T2晶体三极管3AX81
11、、9012等1C1电容0.05uF1C2电容0.01uF1C3电容50uF1SCR电向可控硅3CT2K、BT169 0.1A/50V-1A/400V1555多谐振荡器MC1658P1AN微动开关常闭型1BL扬声器81S电源开关钮子开关1E电池组6.0V1课程设计总结本次课程设计主要以教材为主,并参考相关书籍，进行全面的构思设计，最后对整个设计进行评估，寻找提高成效的途径，终于完成本次设计。此次课程设计基本按照设计任务书的要求进行，其方案功能比较合理，应用也比较方便。在设计的过程中，对555定时器、单向可控开关、晶体管的功能及原理有了更深一层的了解,与此同时，对报警器的设计构造有了新的认知。在此
12、次课程设计过程中，我对本专业的课程有了更深步的了解，并产生了浓厚的兴趣，其收获将使我终身受益。通过本次对贵重物品防盗报警器的设计，培养了我的思维及动手能力，使我能够很好的将理论与实际结合在一起，这为我以后成的工作打下了坚实的基础。在设计中我体会到了团结合作的重要性，更深层次的理解了科研的意义，整个过程中，我们共同努力，认真负责相应的工作，大家对本次设计都有着浓厚的兴趣和较高的成功指标。参考文献1阎石.模拟电子技术基础M.高等教育出版社.第四版2童诗白.数字电子技术基础M.高等教育出版社.第五版3邵群涛.电气制图与电子线路CADM.机械工业出版社4杜肤生.实用报警电路M.人民邮电出版社5张庆双.智能报警与控制经典实用电路M.机械工业出版社9
