门控防盗报警器的设计与制作

毕业教学环节成果 （2011届）题 目 门控防盗报警器的设计与制作 学 院 信息工程学院 专 业 通信网络与设备 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2011年 5月4日15金华职业技术学院毕业教学成果 目 录摘要1英文摘要2引 言31 门控防盗报警器的概述41.1 门控报警器的分类42 门控防盗报警器硬件电路设计52.1 电源电路的设计52.2 报警电路的设计63 系统工作流程84 制作与调试94.1元件清单及PCB94.2 系统的调试10结论与谢辞12参考文献13附件1 硬件电路14附件2 PCB图15门控防盗报警器的设计与制作信息工程学院 通信网络与设备专业 xxx摘要:本文设计了一种利用门控触发进行布防的防盗报警系统。利用触发装置作为驱动电路，驱动发射管，向布防区内发射感应装置；此设计通过集成电路NE555的电压变化来控制集成电路TWH8751内部的电子开关，以达到报警的目的；此外，开门时间较长、门未关好或未锁好，集成电路TWH8751内部的电子开关也会接通，使报警电路工作，提醒主人将门关好、锁好。关键词：门控 驱动电路 报警 Design and Manufacture of Gated Anti-theft Alarm（Major of Communication Network and Equipment，Information and Engineering College, JinHua College of Vocation And Technology ChenJinjiang）Abstract: This study we design a burglar-alarm system which used the gated flip-flop. The initiating device was used as the driven circuit, transmitting tube to transmit the sensors to the deployment area; This system achieved through controlling the inner electronic switch of TWH8751 by the changing of NE555. In addition, if the door keeps open long time or not closed, the inner electronic switch of TWH8751 will also turn on to make the alarm circuit work to remind the master close the door.Keyword: Gated, Driven circuit, Alarm 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。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强.造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民对财产安全问题十分担忧。报警器这时正为人们解决了不少问题.但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。价格高昂,一般人们难以接受。如果再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。由于门控报警器，有很强的普遍性和实用性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用，此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。门控防盗报警器是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声音、光、气压、人体杂波等形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域，与社会生产密不可分。 （1）家庭盗贼侵入主要是门和窗，门盗的比例又大于窗盗。在每个住户大门上安装有一个门磁感应器。如有盗匪撬门，门磁感应器会即刻将此信息传输给家庭报警主机，主机报警，将此信息传输到控制中心，中心会立即显示报警地点、性质（门盗）。（2）窗盗采用红外线感应探头在每套房的窗口及阳台进行布防，当有盗贼从窗口或阳台进入时，探测器立即通过家庭主机传输至控制中心。同时，家庭主机也报警，控制中心会立即显示出报警地点、性质（窗盗）。 （3）煤气泄漏也是现代家庭不得不防的安全措施，这里采用了煤气感应报警器，安装于厨房。当煤气泄漏时，达到一定浓度后，感应器立即将此信号通过家庭主机传输到报警中心。 1 门控防盗报警器的概述门控警报器是由电源电路、触发控制电路、音效报警电路和保持电路组成，如图1所示。平时不报警，当感应到信号后才发出报警。电源电路触发控制电路音效报警电路保持电路图1 门控报警器电路框图1.1 门控报警器的分类门控报警器分振动式和触动式两种。振动式门控报警器，是通过震动产生的信号来启动报警电路，从而达到报警目的。触动式门控报警器，是通过触发产生的信号来启动报警电路，来达到报警的目的，如图2所示：图2 触动式门控报警器该装置电路工作原理见图2。它是由触发装置、单稳态延时电路、报警声发生器、音频功放电路、灯光控制电路、预置封锁电路和电源电路等部分组成。当房门锁上时，永久磁铁ZT和常闭型干簧管AG靠得很近，ZT的磁力线导致AG内两触片分离，于是IC1A的脚呈高电平，IC1A处于复位状态，其输出端脚为低电平，双向可控硅VS无触发电流而阻断，故照明灯H处于熄灭状态。此时三极管VT1亦无偏压而截止，VT2则导通，使IC1B的12、脚呈高电平（大于2/3电源电压），故IC1B的脚亦输出低电平，音响集成电路IC2无电源不工作。一旦房门被打开，致使ZT和AG分离，AG内两触片自然接通，导致IC1A的脚变为低电平（低于1/3电源电压），此时IC1A立即置位，IC1A的脚由原来的低电平变为高电平，它分为两个支路：一路使双向可控硅VS触发导通，照明灯H即刻点亮，这可作进门照明灯用。如果白天进门，由于光敏电阻RG内阻很小，R11与RG的分压不足以使VS触发导通，故白天进门时，H可以不亮。另一路电流使三极管VT1导通，导致VT2截止，C4的短接状态解除，电源通过R6向C4充电，此时IC1B的12、脚电位越来越低，当其电位低于1/3电源电压时，IC1B的输出端脚变为高电平，此时IC2获得电源而工作。IC2的T0端不断有脉冲电流产生，经三极管VT3放大后，推动继电器J1的触点j11动合开，这样就使原来恒亮的照明灯变成了闪烁灯，以增强报警时的紧张气氛，同是地IC2的O/P端输出报警音频信号，经VT4、VT5放大后，推动扬声器BL发出宏亮的声音。该装置报警一段时间，小偷吓跑了，其警笛声可以自动停止。这是因为IC1A呈单稳态工作模式，待它的、脚上的电压充至2/3电源电压时，IC1A就自动复位，IC1A的脚就自动恢复为低电平。预置封锁电路由三极管VT6、VT7构成，在开启整机电源开关S1之后，应近按一下开关S2，使VT6、VT7导通，继电器J2暂时吸合，其触点j21断开，切断了报警电路的电源，故主人在设置报警器关门的时候不会引起误报。当门锁好之后，C9放电完毕，VT6、VT7截止，J2释放，其触点j21闭合，振荡器电路的供电自动接通，整机处于守候状态。整个电路只要元件质量良好，且焊接无误，便可开机试验，先将ZT靠近AG，合上电源开关S1，H应熄灭不亮，然后拿走ZT，此时H应立即点亮（如果在白天试验，应用黑筒罩住RG），再揿下S2，此时H应立即熄灭，等待一段时间后，H又重新点亮，H点亮一段时间后，振荡器触发工作，发出宏亮的警笛声，同时H由恒亮变为闪烁即告制作成功。2 门控防盗报警器硬件电路设计2.1 电源电路的设计电源电路如图3所示，交流220V市电经变压、整流、过滤后，加至三端稳压管7812产生+12V电压，供报警电路使用。图3 电源电路2.2 报警电路的设计报警电路如图4所示，主要由控制电路、音效报警电路和保持电路组成。图4 报警电路电路中，触发控制电路由感应电极A（与门锁的金属部分相连）、磁控开关S1、可变电阻器RP1RP3、电阻器R1、R2等、电容C1C3、继电器K的控制触头K1、门控开关S2和时基集成电路IC1组成。其中IC1选用NE555型时基集成电路，NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉冲信号。NE555特点有：1只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 2它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。5静态电流 最大值 VCC = 5 V, RL = =6mA VCC =15 V, RL = =15mA NE555的引脚功能如图5所示：图5 NE555引脚图音效报警电路由电子开关集成电路IC2、电阻器R3、音效集成电路IC3、继电器K的控制触头K2和扬声器BL组成。集成电路IC2选用的是TWH8751型电子开关集成电路，TWH8751功率开关集成电路采用TOP-220封装形式,内电路由输入级,缓冲放大器和达林顿功率输出级组成,并设有反馈环路和减流型输出保护电路,通用性强.共有5个引出脚,如图1-1中相应部分的标识所示,管脚功能分别为:输入端(IN),选通端(ST),地端(GND),输出端(OUT)和电源正端(VCC).当脚2选通端电平1.6V时,脚1输入端对输出端(脚4)无控制作用,即末级达林顿管截止,电路无输出;只有脚2为低电平(1.2V)时,加在脚1上的信号才能有效地控制脚4输出端的电平. TWH8751的输入端和选通端所需输入控制电流很小,仅100200A,而输出端允许通过的最大电流为2A.内部另设有减流型保护电路,当输出电流超过3A时,保护电路能自动使输出电流减至1A左右,在使输出截止后,集成开关电路将重新恢复至2A的输出负载能力。集成电路IC3选用的是KD9561型音效集成电路，其三极管一般选择8505或者9013，带O字母的引脚有3个，其中两个是晶振频率外接振荡电阻的6、7脚（OSC），还有一个是OUT脚（3脚），就是三级管集电极管脚信号放大输出脚。如图6所示：左起，1.SEL.2(触发2）； 2.地；3.输出；4.SEL.1(触发1）；5.电源正。图6 TWH8751引脚图3 系统工作流程接通电源后，平时（门处于正常关闭状态），S1在门框上永久磁铁的作用下，处于闭合状态，IC1的5脚为高电平，IC2的1脚、2脚和4脚为高电平，V1和V2截止，K不吸合，BL不发声。当有盗贼撬动门锁时，人体感应的杂波信号经感应电极A加至IC1的6脚，使3脚内部的放电电路工作，C2经RP2和IC1的3脚放电，使IC2的2脚电压下降，当IC2的2脚电压降至1.2V左右时，IC2内部的电子开关导通，5脚输出低电平，使V1和V2饱和导通，K通电吸合，常开触头K1接通，使IC2的2脚钳位为低电平，触头K2的常闭触头断开，常开触头接通，IC3输出的音效电信号经IC2放大后，驱动BL发生报警声。若盗贼破门而入，则S1断开，IC1的3脚变为低电平，IC2内部的电子开关接通，报警电路也会工作。另外，主人开门的时间较长，门未关好或未锁好，IC2内部的电子开关也会接通，使报警电路工作，提醒主人将门关好，锁好。4 制作与调试4.1元件清单及PCB 表1 元件清单图7 电源电路PCB图8 报警电路PCB4.2 系统的调试（1） 首先对电源部分进行调试。先将整流、滤波部分元件焊上，然后接上电源变压器，用交流档测变压器输出电压为12.7V，再用直流档测整流滤波后的电压为直流12V左右，正常，接上三端稳压后再测其输出电压，为稳定的5.04V，这些数据说明电源部全部工作正常。（2） 报警电路的调试。将电源与报警电路相连，接入电源，触动感应电极A，看报警是否正常。系统的操作：（1） 将电源插头插入220V交流市电插座，电源指示灯亮。（2） 检查安装是否正确。（3） 检查完后，若还在报警，可按下复位键，此时报警停止，系统进入守候状态。（4） 当用手触动感应电极时，马上会响起报警声，因此就算人离开也会一直报警，直到人为按下复位键后，便不会报警，若没有按下复位键，将一直报警。安装要求：A应安装在门框上，整个电路可以装入一只乳白色塑料罩的吸顶灯中。当然，由于感应电极A比较灵活，可以根据实际情况安装。使用方法：A应安装在门框上，整个电路可以装入一只乳白色塑料罩的吸顶灯中。主人出门预置报警器时，可先合上S1，然后揿下S2，这样待门锁好之后，报警器就自动进入守候状态。主人回家时，用钥匙开门，如果是夜晚，进门时照明灯H自动点亮，主人找到室内电灯开关后，应立即断开暗藏的电源开关S1，否则会引起报警。而小偷进门后，由于不能及时切断报警器的电源开关（不知道设有开关或是一时难以找到），故延时几十秒钟