非法入侵报警电路设计

1题目：非法入侵报警电路设计 班级：学号：姓名：指导：时间：2景德镇陶瓷学院3电工电子技术课程设计任务书姓名：李鸿翔 班级：08 计科（2）班 指导老师：鲁老师 设计课题： 非法入侵报警电路设计设计任务与要求设计一个（感兴趣的电工电子技术应用）电路，要求电子元件超过 3050个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：1、分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4、对整体电路原理进行完整功能描述；5、列出标准的元件清单。设计步骤1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、列出标准的元件清单；5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。考文献【1】秦曾煌；电工学简明教程；高等教育出版社；2007.6【2】王澄非；电路与数字逻辑设计实践；东南大学出版社；1999.10【3】李银华；电子线路设计指导；北京航空航天大学出版社；2005.6【4】韩振振；数字电路逻辑设计；大连理工大学出版社；2000.1【5】高吉祥；电子技术基础实验与课程设计；电子工业出版社；2002.2【6】康光华；电子技术基础（第五版） ；北京：高等教育出版社；2006【7】朱红永 陈勇 王博；555 定时器构成的报警电路设计；海军蚌埠士官学校基础部,安徽蚌埠233012 ； 2009 年增刊【8】李健； 555 定时器及其应用；沈阳师范大学物理科学与技术学院 辽宁 沈阳 110000【9】黄晓春；555 定时器原理及应用；湖北省英山理工中专【10】陈辉； 555 定时器在定时控制电路中的应用研究； 西北师范大学物理与电子工程学院 甘肃 兰州 730070【11】杨宇 赵玉霞 徐刚 ；555 定时器功能及应用的探讨；陆军航空兵学院信息技术教研室， 北京 101123 ；2007.54目录1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42、 稳压电源电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53、 控制电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64、 声报警电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75、 光报警电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86、 总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97、 总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.108、 元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119、 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1210、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136一、总体方案与原理说明在现实生活中，我们经常会在家中遇到警情，比如有人入室偷窃，因此设计一个家用非法入侵报警系统，报警电路发出警笛声和警灯的周期闪烁；警笛音量和警灯闪烁时间均可调；警灯用 220 伏灯泡，警笛用 8 欧、2 瓦扬声器。图 1 报警电路方框图如图 1 所示，220V 的交流电经过变压器后，电压达到一个符合要求的幅值，再经过整流电路，交流电压变成脉动的直流电压。由于次脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。为了使电路输出稳定，在整流和滤波后加上一个稳压电路。稳压电路的输出，即可当作直流电压源使用，为后面的控制电路和报警电路提供直流电压。当触发控制电路后，有一个脉冲输出到声报警电路和光报警电路，从而使扬声器发出声报警信号、灯泡闪烁。整个电路就是这样产生报警的。防盗报警器的关键部分是报警控制电路，由控制电路控制声、光报警信号产生。控制电路可采用运算放大器、单稳态触发器或者逻辑门等部件进行控制。较简单的办法是采用三极管控制，无偷盗情况时，是三极管处在截止状态，则被控制的声、光信号产生电路不工作；一旦有偷盗情况，立即使三极管导通，被控制的声、光产生电路产生声、光报警信号，呼叫人采取相应措施。但是，一种更好的方法是采用单稳态触发器，它不仅能够控制信号产生电路的工作，而且能够控制信号产生的时间，使报警信号能够在发出一段时间后自动消失。采用 NE555 时基电路和组容元件组成音调振荡器和控制警光的振荡器，控制器输出信号 Vo 控制其工作，通过改变接入 555 震荡电路的电阻，可以改变输出信号的频率，从而调节警笛音量和警灯闪烁时间。7二、单元电路 1稳压电源电路图 2 稳压电源部分原理图图 2 中 TF 为电源变压器，它的作用是将交流电网电压 U1变成整流电路要求的交流电压 。四只整流二极管接成电桥的形式，在任意时wtUsin22刻都只有其中两只是导通的，其余两只截止，故能将输出信号变成脉动的直流电压.由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，从而起到滤波作用。经过滤波的电压输入到稳压管 7812 后，输出即可得到稳定的 12V 直流电压。滤波电容 C1、C 2一般选取几百几千微法，这里取 100uF。当稳压器距离整流滤波电路比较远时，在输入端必须接入电容器 C3（数值为 0.33F ） ，以抵消线路的电感效应，防止产生自激振荡。输出端电容 C4(0.1F)用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。8三、单元电路 2控制电路图 3 控制部分原理图如图 3 所示，S1 为控制开关，即为报警器设防点。555 定时器构成了一个单稳态触发器，非法入侵报警就是利用这个单稳态触发器电路控制报警信号。没有触发信号时，即开关断开，输入 2 端的电压 U2处于高电平，输出端 U3为低电平。当有人（窃贼）不小心碰到了开关，致使开关闭合，从而使输入端短接接地。输入为低电平时，输出 U3为高电平，即产生了一个控制信号。输出高电平的脉冲宽度 tw 是由电阻 R2和电容 C2决定的。图 4 单稳态电路部分输出波形通常 R2的取值在几百欧到几兆欧之间，电容取值为几百皮发到几百微发。实际中要求报警信号产生 30 秒左右即可，也就是说脉冲宽度为 30 秒。所以电容取 30uF 时，电阻值为：sCCtw3021.3ln。9)0.(2uFs9四、单元电路 3声报警电路图 5 声报警部分原理图555 集成芯片共有八个引出端：1 端（地 GND） ，2 端（触发 TRIG） ，3 端（输出 OUT） ，4 端（复位 RESET） ，5 端（控制 CVOLT） ，6 端（阈值 THOLD） ，7端（放电 DISCHG） ，8 端（电源 VCC） 。其功能为：当 6，2 同时为“1”时，输出 3 端为“0” ；当 6，2 同时为“0”时，输出 3 端为“1” ；当 6 端为“0”时，2 端为“1” ，输出 3 端不变；反之，6 端为“1”时，2 端为“0” ，输出 3 端不变。如图 5，控制信号通过 555 定时器的 4 输入端接入声报警电路。这里 555定时器构成了多谐振荡器，当 555 的 4 输入端有高电平输入时，输出就可以得到一个周期性的矩形波。 矩形波输入到扬声器，从而使扬声器发出声报警信号。可以通过调节 R1的值改变输出波形的频率，即调节报警音量。取 C2=0.22uF，R 2=2.4k。多谐振荡电路的振荡频率为使扬声器正常工作，频率 应控制在 f0.5kHz,因此 R18.2k，即电位器 R1的143.Cf调节范围为（08.2k） 。10五、单元电路 4光报警电路图 6 光报警原理图多谐振荡部分原理同声报警电路。在图 6 中 q1 为二极管，v1 为电源，DS1为灯泡，当有人（窃贼）不小心碰到开关时 555 的 3 端输出高电平后，使光电耦合器的发光二极管发光，耦合器左边电路导通，从而加了一个高电平给可控硅晶闸管的控制端，使晶闸管导通，灯泡闪烁发光，发出光报警；当没有人碰到时，发光二极管不发光，二极管 q1 处于截止状态，电路不导通，没有电流通过，灯泡不发光。为使人眼能够分辨出光的闪烁，最好谐振频率在 10Hz 以下。根据， 取 10k, =0.22uF,可得电位器 的值应大于2143.CRf1C1R630k。11六、总体电路原理相关说明在稳压电源电路中的四只整流二极管接成电桥的形式，在任意时刻都只有其中两只是导通的，其余两只截止，故能将输出信号变成脉动的直流电压。由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，从而起到滤波作用。经过滤波的电压输入到稳压管 7812 后，输出即可得到稳定的 12V 直流电压。在控制电路中的 555 定时器构成了一个单稳态触发器，利用这个单稳态触发器电路控制报警信号。没有触发信号时，即开关断开，输入 2 端的电压 U2处于高电平，输出端 U3为低电平。当有人（窃贼）不小心碰到了开关，致使开关闭合，从而使输入端短接接地。输入为低电平时，输出 U3为高电平，即产生了一个控制信号。在声报警电路电路中的 555 定时器的 4 输入端有高电平输入时，输出就可以得到一个周期性的矩形波。 矩形波输入到扬声器，从而使扬声器发出声报警信号。在光报警电路中的 555 定时器的3 端输出高电平后，使光电耦合器的发光二极管发光，耦合器左边电路导通，从而加了一个高电平给可控硅晶闸管的控制端，使晶闸管导通，灯泡闪烁发光。电路用 220V 的交流电经过变压器后，电压达到一个符合要求的幅值，再经过整流电路，交流电压变成脉动的直流电压。由于次脉动的直流电压还含有较大的纹波，在通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。在整流和滤波后加上一个稳压电路，以输出稳定电流。稳压电路的输出，即可当作直流电压源使用，为后面的控制电路和报警电路提供直流电压，输出直流电压+12V。为后面三个 555 芯片提供直流电压。在无偷盗情况时，三极管处在截止状态，则被控制的声、光信号产生电路不工作；当小偷不小心碰到开关使开关闭合，由 U2 构成的单稳态触发器电路产生一个高电平脉冲，U3 的 4 端接收到高电平后，产生多谐振荡并将信号输出到扬声器，产生声音报警。U4 产生多谐振荡激发 U5 光电耦合器导通，使可控硅导通，从而使灯泡闪烁发光，产生光报警。12七、总体电路原理图：13八、元件清单名称 位号 型号 数量R1 20k 1R2 910k 1R6 10k 1电阻R7 1k 1电解电容 C1、C3 100uF 2C2 0.33uF 1C4 0.1uF 1C5 30uF 1C6、C7、C9 0.01uF 3电容C8、C10 0.22uF 2开关 S1 SW SPST 1扬声器 LS1 1电位器 R3、R5 2555 定时器 U3、U4 2灯泡 DS1 220V、100W 1光电二极管 U5 1变压器 TF1 1整流桥 D1-D4 IBQ40 1可控硅 Q1 2N681 1稳压管 U1 78L12 114九、参考文献【1】秦曾煌；电工学简明教程；高等教育出版社；2007.6【2】王澄非；电路与数字逻辑设计实践；东南大学出版社；1999.10【3】李银华；电子线路设计指导；北京航空航天大学出版社；2005.6【4】韩振振；数字电路逻辑设计；大连理工大学出版社；2000.1【5】高吉祥；电子技术基础实验与课程设计；电子工业出版社；2002.2【6】康光华；电子技术基础（第五版） ；北京：高等教育出版社；2006【7】朱红永； 陈勇 王博；555 定时器构成的报警电路设计；海军蚌埠士官学校基础部,安徽蚌埠233012 ； 2009 年增刊【8】李健； 555 定时器及其应用；沈阳师范大学物理科学与技术学院 辽宁 沈阳 110000【9】黄晓春；555 定时器原理及应用；湖北省英山理工中专【10】陈辉； 555 定时器在定时控制电路中的应用研究； 西北师范大学物理与电子工程学院 甘肃 兰州 730070【11】杨宇 赵玉霞 徐刚 ；555 定时器功能及应用的探讨；陆军航空兵学院信息技术教研室， 北京 101123 ；2007.515十、设计心得体会一个星期很快就过去了，虽然只有短短的一周，但我知