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毕业设计
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储藏室防盗报警电路设计,毕业设计
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I 摘 要 日常生活中一个报警系统主要是由三部分组成，第一部分是报警传感器，可以从报警开关，磁性开关，接近开关，振动开关，温度传感器，红外传感器，微波传感器，烟雾传感器如集团进入。第二部分是报警系统的控制电路， 报警系统的第三部分是报警执行电路，它可能只有简单的声音信号和光信号，也可能是复杂的控制机构。 本文 设计 的 一亮 即 响 报警器，具有动作灵敏、简单易制等特点， 可用于地下室防盗和室内防盗，当盗贼打开地下室门时报警器遇光触发电路发出“呜一 .呜一”的响声， 一亮即响 ” 的警报器电路 由 集成电路 A 与电阻器 R1、扬声器 B 等组成模拟警车电笛声音响发生器，光敏电阻器 RL 与三极管 VT、电阻器 R2 组成光控开关。 关键词 ： 防盗报警器 ， 声光报警 ， protel 99 SE nts II ABSTRACT The daily life of an alarm system is mainly composed of three parts, the first part of the report and sensors, can switch from the alarm, magnetic switch, proximity switches, vibration switches, temperature sensors, infrared sensors, microwave sensors, smoke sensors, such as the Group to enter. The second part is the alarm system control circuits, alarm system is the third part of the police to implement the circuit, it may just have a simple voice signals and optical signals, or it may be a complex control mechanism. In this paper, a design that is bright sounding alarm with motion sensitive features such as simple system can be used in the basement of security and interior security,When the thief opened the basement door alarm light trigger circuit when issued a hoot. Ming a sound, a sound that is bright circuit from the alarm circuit A and the resistor R1, speaker simulation, etc. B flute police power voice generator, photosensitive resistor RL and the transistor VT, comprising resistor R2 light control switch. Key words: Anti-theft alarm, sound and light alarm, protel 99 SE nts III 目 录 引言 1 1. 系统制作环境 1 1.1 Protel 99 SE 概述 1 1.2 Protel 99 SE 的组成 1 1.3 电路板设计过程 2 2储藏室防盗报警器的简述 5 2.1 储藏室防盗报警器的总论 5 2.2 储藏室防盗报警器的优点 5 2.3 储藏室防盗报警器的缺点 6 2.4 储藏室防盗报警器的情况发展 6 3 储藏室防盗报警器的设计 6 3.1 储藏室防盗报警器的组成 6 3.2 储藏室防盗报警器的原理图 6 3.3 储藏室防盗报警器的工作原理 7 3.4 储藏室防盗报警器的元件选择 7 结论 9 致谢 9 参考文献 10 nts 1 引 言 近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展。人民的生活水平有了很大提高。然而一些不法分子也是越来越多，造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。 1、 系统的制作环境 该系统的设计、电路图的制作、 PCB 电路板的生成都是在仿真软件 Protel 99 SE 中 完成的。 1.1 Protel 99 SE 概 述 Protel 99 SE 是 Protel 公司于 2000 年推出的基于 Windows 平台的全 32 位的电路板设计仿真软件，是该软件的第六代产品。 Protel 是目前国内最流行的通用 EDA 软件，它是将电路原理图设计、 PCB 板图设计、电路仿真和 PLD 设计等多个实用工具软件组合后构成的 EDA 工作平台，是第一个将 EDA 软件设计成基于 Windows 的普及型产品。 Protel 98 率先集成了软件界面， Protel 99 增加了仿真功能和 PLD 设计和信号完整性分析。在此基础上，Protel 99SE 又增加了一些新的功能，用户使用 更加方便灵活它具有强大的自动设计能力，高速有效的编辑功能、简洁方便的设计过程管理 PDM（ Product Data Management），可完整地实现电子产品从电学概念设计到生成物理生产数据的全过程，以及这期间的所有分析，仿真和验证。其主要的功能模块包括电路原理图设计系统，印刷电路板设计系统、自动布线器、可变成逻辑器件设计系统和模 /数混合信号仿真器等。 1.2 Protel 99 SE 的组成 Protel 99 SE 主要由原理图设计系统、印制电路板设计系统两大部分组成。在 protel 99 的设计是面向一个 设计组的，设计组的成员和特点都在 Design explorer 中进行管理，可以在 design explorer 中定义设计组的成组和权限，这样就使通过网络来进行设计变的更加方便。设计组中的成员数量没有限制，并且他们可以同时访问同一个设计库。每个成员都可以看到当前哪个文档被打开，并且可以锁住文档防止被修改。所有的文档都包含在设计文档主目录中，其中主要有电路设计文档电路原理图文件和印制电路板文件，以及很多子目录中。原理图设计系统是一个易于使用的具有大良元件库的原理图编辑器，主要用于原理图的设计。它可以为印制电路 板设计提供网络表。印制电路板设计系统是一个功能强大的印制电路板设计编辑器，具有非常专业的交互式布线及元件布局的特点，用于印制电路板nts 2 （ PCB）的设计并最终产生 PCB 文件，直接关系到印制电路板的生产。 1.3 电路板设计的过程 1.3.1 设计电路板的过程 设计电路板的基本过程可以分为 3 大步骤： 1、电路原理图的设计：电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在是正确性和布局合理的前提下力求美观。 根据以上所述的电路原理图设计步骤，防盗报警器电路原理图设计过程如下： (1)启动原理图设计服务器 进入 Protel 99 SE，创建一个数据库，执行菜单 File/New 命令，从框中选择原理图服务器（ Schematic Document）图标，双击该图标，建立原理图设计文档。双击文档图标，进入原理图设计服务器界面。 (2)设置原理图设计环境 执行菜单 Design/Options 和 Tool/Preferences，设置图纸大小、捕捉栅格、电气栅格等。 (3)装入所需的元件库 在设计管理器中选择 Browse SCH 页面，在 Browse 区域中的下拉框中选择 Library，然后单击 ADD/Remove 按钮 ，在弹出的窗口中寻找 Protel 99 SE 子目录，在该目录中选择Library SCH 路径，在元件库列表中选择所需的元件库，比如 ，TI Databook 库等，单击 ADD 按钮，即可把元件库增加到元件库管理器中。 (4)放置元件 根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的 Place 按钮将元件放置在工作平面上，再根据元件之间的走线把元件调整好。 (5)原理图布线 利用 Protel 99 SE 提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的 器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。 (6)编辑和调整 利用 Protel 99 SE 所提供的各种强大的功能对原理图进一步调整和修改，以保证原理图的美观和正确。同时对元件的编号、封装进行定义和设定等。 (7)检查原理图 使用 Protel 99 SE 的电气规则，即执行菜单命令 Tool/REC 对画好的电路原理图进行电气规则检查。若有错误，根据错误情况进行改正。 (8)生成网络表 nts 3 网络表是电路原理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，执行菜单命令 Design/Create Netlist 可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。经过以上的步骤，完成了两级放大电路原理图的设计。主要是用 Protel 99 SE 的原理图设计系统来绘制电路原理图。在绘制原理图的过程中，要充分利用 Protel 99 SE 所提供的各种原理图绘制工具、测试工具和各种编辑功能。 2、产生网络报表：网络表含有电路原理图或印制电路板中的元件之间连线关系的信息，是电路原理图设计与印制电路板设计之间的一座桥梁，也是电路板自动不线的基础和灵魂，网络表可以从电路原理图中获得，同时 Protel 99 SE 也提供了从电路板中提取网络表的功能。 3、印制电路板的设计：电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的。 Protel 99 SE 为设计者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效。应用 Protel 99 SE 设计印刷电路板过程如下： (1)启动印刷电路板设计服务器 执行菜单 File/New 命令，从框中选择 PCB 设计服务器（ PCB Document）图标，双击该图标，建立 PCB 设计文档。双击文档图标，进入 PCB 设计服务器界面。 (2)规划电路板 根据要设计的电路确定电路板的尺寸。选取 Keep Out Layer 复选框，执行菜单命令Place/Keepout/Track，绘制电路板的边框。执行菜单 Design/Options，在 “Signal Lager”中选择 Bottom Lager，把电路板定义为单面板。 (3)设置参数 参数设置是电路板设计的非常重要的步骤，执行菜单命令 Design/Rules，左键单击Routing 按钮，根据设计要求，在规则类（ Rules Classes）中设置参数。 选择 Routing Layer，对布线工作层进行 设置：左键单击 Properties，在 “布线工作层面设置 ”对话框的 “Pule Attributes”选项中设置 Tod Layer 为 “Not Used”、设置 Bottom Layer 为“Any”。 选择 Width Constraint，对地线线宽进行设置：左键单击 Add 按钮，进入线宽规则设置界面，首先在 Rule Scope 区域的 Filter Kind 选择框中选择 Net，然后在 Net 下拉框中选择GND，再在 Rule Attributes 区域将 Minimum width、 Maximum width 和 Preferred 三个输入框的线宽设置为 1.27 mm； 整板线宽设置：在 Filter Kind 选择框中选择 Whole Board，然后将 Minimum width，Maximum width 和 Preferred 三个输入框的线宽设置为 0.635 mm。 nts 4 (4)装入元件封装库 执行菜单命令 Design/Add/Remove Library，在 “添加 /删除元件库 ” 对话框中选取所有元件所对应的元件封装库，例如： PCB Footprint， Transistor， General IC， International Rectifiers 等。 (5)装入网络表 执行菜单 Design/Load Nets 命令，然后在弹出的窗口中单击 Browse 按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表文件（扩展名为 Net），如果没有错误，单击Execute。若出现错误提示，必须更改错误。 (6)元器件布局 Protel 99 SE 既可以进行自动布局也可以进行手工布局，执行菜单命令 Tools/Auto Placement/Auto Placer 可以自动布局。布局是布线关键性的一步，为了使布局更加合理，多数设计者都采用手工布局方式。 (7)自动布线 Protel 99 SE 采用世界最先进的无网格、基于形状的对角线自动布线技术。执行菜单命令 Auto Routing/All，并在弹出的窗口中单击 Route all 按钮，程序即对印刷电路板进行自动布线。只要设置有关参数，元件布局合理，自动布线的成功率几乎是 100%。 (8)手工调整自动布线结束后，可能存在一些令人不满意的地方，可以手工调整，把电路板设计得尽善尽美。 (9) 打印输出印刷电路板图执行菜单命令 File/Print/Preview，形成扩展名为 PPC 的文件，再执行菜单命令 File/print Job，就可以打印输出印刷电路板图制电路板的设计主要是利用 Protel 99 SE 的 PCB 设计系统来完成印制电路板图的绘制。在这个过程中，借助 Protel 99 SE 提供的强大功能进行电路板的版面设计，完成印制电路板的设计工作。 1.3.2 绘制的具体步骤 1、启动 Protel 99 SE。 2、创建设计数据库：将光标移到菜单 File New处，单击鼠标。出现两个标签，分别是路径和密码。路径标签对应的是新建 数据库的基本信息，如文件名和路径，可以在相应的位置修改文件名，并选择文件的存储位置。单击 OK创建此文档。 3、启动原理图编辑器：双击 Document图标，执行菜单命令 File New，在对话框中单击 Schematic Document图标，选中原理图编辑器，单击 OK，完成新的原理图文件的创建。可以修改文件名。 4、设置原理图图纸：一般系统默认图纸大小为号。 nts 5 5、装入元件库：在放置元器件之前，必须知道各个元器件所在的元件库，并把相应的元件库装入到原理图管理游览器中 6、在 Browse Sch列表中选择所需要的元件放置在原理图的合适位置，进行线路连接，并进行 ERC 检查。 7、创建网络表：执行 Design Create Netlist命令创建网络表。 8、创建 PCB 文件并启动编辑器。 9、装入网络表。 10、元件布局：可以选择自动布局和手动布局。 11、自动布线：在设置完网络分类、布线规则后就可以进行自动布线。这样一张完整的 PCB 图就完成了。 2、 储藏室防盗报警器 的简述 2.1 储藏室防盗报警的总论 在日常 生活 和工作中 , 住宅与 储藏室 的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个 人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙 , 使用极不方便 , 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对 报警器 的使用要求，增加其安全性， 一亮即 响报警器 代替锁应运而生。具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。 随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能 报警器 （指纹识别 报警器 、 IC 卡辨认 报警器 ）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的 家庭场所 等。而且指 纹识识别 报警 器若在公共场所使用存在容易机械损坏， IC 卡 报警器 还存在容易丢失、损坏等特点。加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接收程度， 声光报警器（即一亮即 响报警器） 是这类电子防盗产品的主流。 2.2 一亮即 响报警器的优点 (1) 灵敏度高、可靠性好 ； (2) 体积小，重量轻； (3) 误报率低、容易制作 ； (4) 成本低 、 使用效果好； (5)电路形式灵活多样 。 nts 6 2.3 一亮 即 响 报 警器的缺点 声光报警器产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于 劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。 并且如果长时间使用光敏电阻反映变慢，在光亮的强地方不能使用。 2.4 储藏室防盗报警 的情况发展 1、随着我国社会和经济的发展，百姓的收入水平不断提高，私有财产的迅速积聚，从而使得安全成为富裕起来的人们最为关注的热点，家庭安全保障首当其冲 ,此为防盗产品风火而起的第一机会点 ； 2、 全国城市房地产业的持续火爆， 20%以上 的增长速度，每年 800 亿的开发总量，为智能安防产品进入普通百姓的新居提供了巨大空间 ,此为准确的市场评估量所带来的最大商机点 ； 3、 各地政府对安全问题（盗抢、火灾、突发事件等）的高度重视，以及为创建文明城市、花园城市、改善城市形象吸引投资等政府行为需要，出台拆除金属防盗网的政策，为智能隐形防盗网打入市场提供了千载难逢的契机 ,此为时下政策附与的商机 ； 4、储藏室盗报警器在使用过程中更自动化科技化 ;随着科学技术的发展，新型储藏室防盗报警器采用电脑芯片，性能更可靠，质量更稳定，可适应不同家庭选择安装。主要功能 都有防盗设置、防盗解除、紧急报警、震动报警、偷盗报警、灵敏度遥控调节，全方位无线遥控操作，主机低功耗设计，使得待机时间更长。高灵敏度震动传感器，并配合软件设计，抗干扰能力强，完全杜绝误报问题。 3、 储藏室防盗报警器 的设计 3.1 储藏室防盗报警器 的组成 “ 一亮即响 ” 的警报器电路，集成电路 A 与电阻器 R1、扬声器 B 等组成模拟警车电笛声音响发生器，光敏电阻器 RL 与三极管 VT、电阻器 R2 组成光控开关。 A 选用 LC179 型三模拟声报警专用集成电路 。 VT 选用 9013 或 3DG12、 3DX201 型硅 NPN 中功率三极管 。 C 用 CD11-10V 型电解电容器。 R1、 R2 均用 RTX-1/8W 型碳膜电阻器。 3.2 储藏室防盗报警器原理图 nts 7 图 3-1 储藏室报警器 原理图 3.3 储藏室防盗报警器的工作原理 平时，地下室门关闭时 RL 无光照呈高电阻 1M ，（ 在黑暗环境里， 光敏电阻 的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子 空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降，光照愈强，阻 值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子 空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。 ） VT 处于截止状态， A 断电不工作， B 无声。此时整机耗电甚微，实测静态电流 4.5A。当 地下室门打开 时， 走廊 内光线照到 RL 上，使其内阻迅速下降（ 50k）， VT 即进入导通状态， A 通电工作， B 便会发出 “伍 呜 ”的警笛声响来。 电路中， R1 为 A 外接振荡电阻器，增减其阻值大小可以改变发声音调； R2 能够有效降低静态时整机的漏电流。 C 用来消除光控开关导通时的交流内阻，不可省略。 3.4 储藏室防盗报警器电路 元器件选择 A 选 用 LC179 型三模拟声报警专用集成电路，它采用双列 8 脚直插塑料硬封装，电路可靠性好；内部集成了功率放大器，可直接驱动扬声器发声；可产生三种不同的模拟报警nts 8 声响，是制作各种报警器的良好声源。 LC179 的第 1、 2 脚为外接振荡电阻器端，增减所接电阻器的阻值可改变发声音调；第 3 脚为负电源端；第 4 脚为音频输出端；第 5 脚为正电源端；第 6、 7 脚为空脚端；第 8 脚为选声端，当它 “悬空 ”时，可产生模拟警车电笛声；当它接电源正端时，可产生模拟消防车电笛声；当它接电源负端时，可产生模拟救护车电笛声。 LC179 的主要电参数：工作电压范 围 3 4.5V，工作电流 150A，最大输出电流可达 150mA，工作温度范围 -10 60 。该集成电路亦可用同类产品 LCW06-2 来直接代换。 VT 选用 9013 或 3DG12、 3DX201 型硅 NPN 中功率三极管，要求电流放大系数 100。RL 选用 MG44-03 型塑料树脂封装光敏电阻器，其它亮阻 5k、暗阻 1M 的光敏电阻器也可代用。 R1、 R2 均用 RTX-1/8W 型碳膜电阻器。 C 用 CD11-10V 型电解电容器。 B 可用YD58-1 型 8、 0.25W 电动式扬声器。 G 用三节 5 号干电池串联（须配塑料电池架）而成 ，电压 4.5V。 （ 1）电阻的测量 本文对电阻的测量方法是： A (不分正负 )分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的 20 80弧度范围内，以使测量更准确。根据电阻误差等级不同。读数与标称阻值之间分别允许有 5、 10或 20的误差。如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。 B k 以上阻值 的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。 （ 2）电容的测量 本文对电容的测量方法为： 万用表的红、黑表笔分别接电容器的负极（每次测试前，需将电容器放电），由表针的偏摆来判断电容器质量。若表针迅速向右摆起，然后慢慢向左退回原位，一般来说电容器是好的。如果表针摆起后不再回转，说明电容器已经击穿。如果表针摆起后逐渐退回到某一位置停位，则 说明电容器已经漏电。如果表针摆不起来，说明电容器电解质已经干涸推失去容量。 （ 3） 光敏电阻的检测 本文对光敏电阻 的测量方法为： A 用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。 nts 9 B 将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减些 此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。 C 将光敏电阻透光窗 口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。 （ 4）检测判别电极 本文对电容的测量方法为：
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