本科毕业论文(设计) 多功能报警系统设计.doc

商丘师范学院学士学位论文（设计）本科毕业论文（设计） 多功能报警系统设计 1学士学位论文（设计）目 录摘要与关键词 0. 引言 11. 系统的结构 12. 系统的组成 12.1 防窃声光控制电路 1 2.1.1 电路组成 1 2.1.2 电路图结构 2 2.1.3 工作原理 2 2.1.4 元器件的选用 22.2 可燃气体泄露报叫及自动通风电路 22.2.1 电路组成 22.2.2 适用范围 22.2.3 电路图结构 32.2.4 工作原理 32.2.5 元器件的选用 32.3 漏电（触电）保护开关电路32.3.1 电路组成42.3.2 电路图结构42.3.3 工作原理42.3.4 元器件的选用 42.4 中央处理单元42.5 报警及外设部分53. 软件设计 54. 结语 6 参考文献 6 致谢 7多功能报警系统设计摘 要随着电子技术的迅速发展和人们安全意识的增强，安全报警系统得以广泛的应用。本文详细的介绍了多功能报警系统的工作原理，系统框图、主要实现家庭的防盗报警、煤气泄露报警和漏电保护报警。关键词报警器; 家庭; 多功能The Design of Multi-purpose Alarm System AbstractAs the electronic technology develops rapidly and the peoples safety consciousness enhances, the security alarm system is widely used in many fields. This article introduces in detail the principle of operation and the system chart of the multi -purpose alarm system. It mainly gives the family security alarms, the coal gas revelation alarms and the current leakage protection alarms. Key wordsAlarm apparatus; Family; Multi-purposeIII学士学位论文（设计）0 引言 随着社会的进步发展，人们的物质生活和精神生活都发生了较大的变化，人们的生活习惯及生活方式也随之而变。如经常离家致使家中无人，给窃贼行窃提供了条件；由过去的燃煤转变为燃气，由于燃气泄漏而发生的事故也屡次发生，给人们的生命和财产带来不可估量的损失；由于家用电器的日益增多，因漏电而又不能及时切断电源而发生的触电事故也屡见不鲜。鉴于以上原因，为避免悲剧的重演和财产不受损失，要设计一套简单可靠、操作方便、实用性强、性价比高的面向家庭的报警系统。该报警系统能及时发现险情并能及时排除险情，具有较高的实用价值。1 系统的结构 该系统是由三组监测电路、中央处理单元和报警及外设三部分组成。三组监测电路分别是防窃声光控制电路、可燃气体泄漏报叫及自动通风电路和漏电（触电）保护开关电路。每组监测电路都分别带有量程放大电路，都可以构成独立单元，并可分别放在不同的检测现场。中央处理单元采用单片机（89C51）构成，报警及外设部分由声光报警装置、键盘、数码管显示和日历时钟显示4部分组成。系统结构原理图如图1-1所示：图1-1 系统结构原理图2 系统的组成2.1 防窃声光控制电路2.1.1 电路组成控制由光控开关电路、预置定时电路、交流继电器控制电路和供电电源电路等组成1。2.1.2 电路图结构图2-1 防窃声光控制电路2.1.3 工作原理 VT1、IC1 和R1、R2、C1等组成一个光控开关电路。时基集成电路555作为一个RS触发器， 它的工作状态受光敏三极管VT1的通断情况控制。白天，VT1呈低阻，a点的电位高于2/3VDD ，使555处于复位状态，其输出端3脚呈低电平(0.7V) ，IC2无供电电源，不工作。入夜，光照极差，VT1呈截止状态，a点电位呈低电位(1/3VDD)，使555处于置位，其输出端3脚呈高电位（接近于VDD），为IC2提供了工作电压。IC2采用14级二进制串行计数/分频集成电路CD4060，其内部的门电路与外接的R4、RP2、C5等可组一个自激振荡器电路，起振荡频率为调节RP 2可改变其振频。该振荡信号经IC2内部14级分频后，在其Q 14端输出一个定时脉冲，当预置的定时时间到时，Q 14端便输出一个高电平信号。定时长短可通过RP2来调节，如3-7小时。IC2的Q 14信号分三路输出：一路经VD 3加至C 5的下端，使振荡器停振，这样IC2的Q 14就会保持在高电平状态；第二路信号经VD1 , R 5加至中央处理单元，经中央处理单元处理后，使SSR获得信号，使SSR开通，插座XS得电，其上的电灯或音响开始运行。SSR是一种直流控制的交流固态继电器，它能将直流控制电路和强电交流电隔离，安全可靠。IC3采用音乐集成电路 KD-482。它内储有20首歌曲和警报声，音色优美，其触发方式有高电平触发和低电平触发二种。这里选用高电平触发有效的集成块。由于CD-4060在定时的时间到后Q 14一直保持高电平，因而KD-482将连续播放内储的20首乐曲，并循环进行。供电电源电压为6V，由交流降压变压器T1降压后，经全桥整流器整流出10V,再由三端稳压器7806稳压出6V。KD-482的工作电压由二只1N4001串接后供给，实际工作电压为4.6V。2.1.4 元器件的选用VT1选用3DU型硅光电三极管，如3DU21 、3DU31等，其暗电流I D 0.3、亮电流 1.0mA、收集极电流= 20 mA；VT 2采用9013小功率管，hfe100；RP1 、RP2选用WH5型合成膜电位器；R 1R 7采用RT-1/8W碳膜电阻器；C 1、C 3、C 7、C 8 采用CD11-16V电解电容器；C 2、C 4 、C5选用CC4D型独石电容器；C 6选用云母或CC1型瓷介电容器；VD1VD 3选用开关二极管1N 4148； VD 4、VD 5采用1N4001管；VC选用1A/50V 全桥整流模快；T1采用3W、次级电压为8V左右的交流降压变压器；SSR选用1A、2A或3A的交流固态继电器，其额定电流应大于工作电流的 22.5倍，耐压应高于400V。2.2 可燃气体泄露报叫及自动通风电路2.2.1 电路组成由气敏传感器检测电路、放大器、继电器控制排气扇电路、模拟发声电路和交流降压整流电路等组成2。2.2.2 适用范围 用于家庭厨房、浴室内的天然气、煤气、液化石油气等可燃气体的泄露报警和自动排气。 2.2.3 电路图结构图2-2 可燃气体泄漏报叫及自动通风电路2.2.4 工作原理 当室内空气有可燃气体时，QM-N 10的电导率增大，A、B间电阻值急剧下降，使分压电阻R 2上电压加大。一方面中央处理单元监测电压变化后迅速作出响应，迅速报警；另一方面导致由VT1，VT 2和 R 3R 6 , RP 3 组成的差动放大器的平衡状态破坏，VT1 的基极有差模信号输入，VT1的集电极有差动信号输出，经VT 3放大后，加至由VT4 、VT5 集组成的达林顿型放大器上，并使之饱和导通，继电器K通电吸合，其常开接点K1-1 闭合，排气扇电机M 通电、排气；同时，VT3输出的信号经C1加至 VT 6的基极，经VT 6倒相放大后，其集电极的低电平信号触发 IC1的 TG 5端，使IC1触发发声。2.2.5 元器件的选用气敏传感器采用高灵敏、高稳定性的QM-N10，它是一种采用陶瓷半导体工艺的烧结型器件，在洁净空气中的阻值R0为几十k，长期稳定性好，对天然气、煤气、液化石油气具有极高的灵敏度，并具有较篙的信噪比，抗干扰能力强等特点；响应时间 ts10s；恢复时间 tc60s；QM-N10为旁热式器件，加热电压Vff= (50.5)V，加热功率 Pf 0.5W ( 加热丝冷阻Rf = (502)。IC1采用LCW 138模拟声集成电路，这是一种采用片状黑膏软封装的CMOS器件，它有10个触发端，采用低电平触发，可产生10种不同模拟声响。选用可发出警笛声的触发端TG5，一旦有低电平信号触发，IC1发生警笛声音响信号，经 由VT 1、VT2 组成的达林顿型放大器放大后，使驱动扬声器B发声报警。QM-N10的灯丝加热电压Uf =(50.5)V , 设计的交流降压整流电路的输出电压为6 V。为保证QM-N10的可靠工作，在其灯丝电路中串接了RP1电位器。调节RP1使其灯丝电压在5V左右。RP1选用 WH 7型合成膜电位器；RP2RP4可选用WSW型有机实芯微调电阻器；VT 1VT 8分别采用了功率三极管9013、9014，其中VT 1 , VT 2 为差分对管，要求二管的参数应尽量一致150，其余各管的 100；K选用 JZC-22F/DC 6V小型中功率电磁继电器；VDW1，VDW 2分别采用0.25W/3V的2CW51和1W/6V的2CW104稳压二极管；B采用0.5W电动式扬声器；R1R11采用RT-1/8W型碳膜电阻器；R12 、R 13分别采用0.5W和2W的RJ型金属膜电阻器；C1采用CL11-63V型涤纶电容器；C2、C3采用CD11-16V型电解电容器；C4 选用CBB-400V/0.75F聚丙烯电容器；VD1采用开关二极管1N4148；VD 2VD 5采用1N40041N4007整流二极管。2.3 漏电（触电）保护开关电路由于时代的发展和社会的进步，电子产品日新月异，各种电器走进了千家万户。但电子产品在给人们生活和学习带来方便的同时，由于操作不当，往往会引发触电事故或引起火灾。2.3.1 电路组成用LH212(KA2803)构成的漏电安全保护开关电路3 。2.3.2 电路图结构电路图如图2-3所示。图2-3 漏电（触电）保护开关电路2.3.3 工作原理电源取自交流电源半波整流，用R2降压。信号取自一个环形铁芯互感器，初级是供给负荷的两根电源线（仅仅穿过而不是环绕），次级绕有300-700匝。当无漏电流存在时，两根电源线流过的电流大小相等，方向相反，环形铁芯中的磁通为零，所以次级不会有感应电压（电流）产生。当有漏电流存在（如图所示检测用电阻R3中有电流）时，两根电源线中电流不等，铁芯中就有磁通产生，次级就出现感应电压分两路传送：一路加在LH202的VR+和IN-（放大器差动输入端）之间，另一路送到中央处理单元。当该次级电压达到动作电压（约10mV左右）时，内部放大器的输出A0电位翻转，加到第5脚触发置位端S，于是内部触发器输出端Q电位翻转成高电平，触发SCR导通，继电器吸合，使继电器开关JC切断，则负荷部分就断电，达到保护人身安全或电器设备安全、防止漏电负荷过载等。2.3.4 元气件的选用 LH212是专为漏电监护开关设计的双极型IC。采用DIP-8脚封装，具有单片监测功能，以直接驱动高灵敏可控硅SCR。动作电压为1013.5mV，响应时间为26ms，内部有基准偏压源(V R )、放大器和锁存触发器。C1 C4都是干扰滤除电容，C4是LH212专用的干扰抑制电容。R1R3采用RJ型0.5W金属膜电阻器，SCR选用输出100A/ 0.2V。2.4 中央处理单元中央处理单元部分的核心是单片机，该系统也是报警系统的核心。该系统主要是由单片机、译码电路、时钟电路、A/D转换电路、数码管驱动及显示电路组成。单片机的主要功能是处理监控电压、报警时间和控制报警；时钟电路的主要功能是产生系统所需要的时间（年、月、日、时、分、秒），供单片机调用及检测；数码电路的主要功能将当前时间或报警时间通过数码管显示出来。当系统工作时，由监测单元传来的个3电压参数经过A/D转换器进行数字化处理后，被送入单片机进行处理。单片机在与基准电压相比之后进行处理。如果检测到的电压高于基准电压，单片机触发报警，并将报警的时间送至存储器，当需要对某种监测参数进行检测时只需按动此功能键，就可以查出此种报警的最后一次时间，如果继续按动，将显示上一次报警时间。如果系统正常工作且没有报警时，数码管显示当前时间。某项监控参数出现异常，系统将立即报警，直到按下RESET键为止。2.5 报警及外设部分从图1-1可以看到该部分由声光报警装置、键盘、数码管显示和日历时钟显示四部分组成。3 软件设计本报警系统的软件主要由两部分组成。一部分是主程序，另一部分是中断服务子程序，它们的流程图如下：图3-1 主程序流程图图3-2 中断服务子程序4 结语由于社会的发展，人们对家庭的安全性的要求不断提高。而市场上销售的面向家庭用的报警器又存在着诸多弊端，如功能单一、应用范围窄、灵敏度不高、价格昂贵等，尤其是某些报警器存在着对错误信号报警，引起恐慌，或者事故已发生还未报警，使报警器丧失了报警功能，不易在家庭里使用。而某些商用的报警器，比如银行系统、仓库等重要场地所使用的报警系统，虽报警及时准确，但成本太高一般家庭承受不起。本多功能报警系统正是针对这一情况而设计的，该报警系统应用范围广对环境要求不高，安装简单容易操作和可靠性高等优点，可分别安装三个不同位置，对庭可实现立体式的监控，确保财产不受损失和人身安全不受威胁，从而实现了全方位的立体性的三项指标的监控。该报警系统实用价值高，具有较好的实用前景。参考文献1 郑风翼.新编实用电路40例.北京：人民邮电出版社，2001：20-30 2 陈永甫.电子电路智能化设计实例与应用.北京：电子工业出版社，2002：30-106 3 郝鸿安.民用电子电路实用手册.北京：国防工业出版，2003：10-160 4 龚华生.元器件自学通.北京：电子工业出版社，2005：10-1205 张庆双.电子器件的选用与检测.北京：机械工业出版社，2002：20-150 6 方大千.鲍俏伟.实用电子控制电路.北京：