防盗报警器的设计与仿真.docx
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防盗报警器的设计与仿真
多路防盗报警器设计与仿真
专业
电子信息科学与技术
学生姓名
肖小骊
班级
11级电科一班
学号
20114053016
指导教师
向维文
完成日期
2013年12月28日
摘要:
近年来，随着改革开放的深入发展，人民的生活水平有了很大提高。
各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有，并且人们手中特别是城市居民的积蓄也十分可观。
因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分关心。
目前，许多家庭使用了较为安全的防盗门，如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器用于居民家中，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。
此外，一些仓库的防盗工作也日益严峻，仅用人来值守的年代已经不复存在，需要一种无人值守全自动的防盗方式。
为此，提出“多路防盗报警器”的设计任务。
我设计的6路防盗报警器的优点在于其实用，价廉和简单。
Inrecentyears,withthefurtherdevelopmentofreformandopeningup,people'slivingstandardhadtheverybigenhancement.Avarietyofhigh-endhomeappliancesandvaluablesownedbymanyfamilies,andthepeopleespeciallytheurbanresidents'savingsisalsoveryconsiderable.Asaresult,moreandmorehouseholdstosecurityissuesareveryconcernedaboutproperty.Atpresent,manyfamiliesusesafersecuritydoors,ifwedesignandproduceakindoflowprice,performance,sensitiveandreliableanti-theftalarmsystemusedinpeople'shomes,willplayamoreeffectiveinsecurityandensurethesafetyofproperty.Inaddition,somewarehousesecurityworkisalsogrowing,ofchooseandemploypersonstounattendedshasceasedtoexist,onlyneedakindofunmannedautomaticanti-theftway.Forthis,putforward"multi-channelburglaralarm"designtask.Idesignedno.6burglaralarmisactuallyused,theadvantagesoflowpriceandsimple.
第一章绪论………………………………………………………………………3
1.1防盗报警器的发展状况……………………………………………3
1.1.1防盗报警器工作的原理………………………………………3
1.2设计的主要内容和意义…………………………………………………8
1.2.1设计防盗报警器的内容………………………………………8
1.2.2设计防盗报警器的意义………………………………………8
第二章硬件电路的设计………………………………………………………82.1多路防盗报警器的组成…………………………………………9
2.2系统硬件结构图……………………………………………………………9
2.3报警电路设计………………………………………………………………10
2.4报警电路的仿真………………………………………………………………10
第三章总结…………………………………………………………………………11
第四章致谢…………………………………………………………………………………12
参考文献……………………………………………………………………………13
第一章绪论
1.1无线防盗报警器的发展状况
防盗报警器的发展主要是基于传感器之上,所以有必要先谈谈红外传感器的发展状况.而传感器技术是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。
从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高新科技之首，美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点。
从而基于传感器技术的防盗报警系统也得到了高速发展。
本次设计的是简单的基于电压比较器开关式防盗报警器1.1.1防盗报警器工作的原理。
Burglaralarmismainlybasedonthedevelopmentofsensor,itisnecessarytotalkaboutthedevelopmentofinfraredsensor.Thesensortechnologyispeopleinhighandnewtechnologydevelopmentinthe21stcenturyforahighground,allthedevelopedcountrieswillbesensortechnologyasthekeytothedevelopmentofmodernhightechnology.Sincethe1980s,Japanwillsensortechnologyasaprioritytothedevelopmentofhighandnewscienceandtechnology,theUnitedStatesandotherwesterncountrieswillalsobethetechnologyasthekeypointofthedevelopmentofthenationalscienceandtechnologyandnationaldefensetechnology.Whichanti-theftalarmsystembasedonsensortechnologyhasbeenrapiddevelopment.Thisisthesimpledesignbasedonvoltagecomparatorswitchanti-theftalarm1.1.1burglaralarmworkprinciple.
电压比较器（以下简称比较器）是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。
本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
什么是电压比较器
简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小（也有两个数字电压比较的，这里不介绍），并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。
图1（a）是比较器，它有两个输入端：
同相输入端（“+”端）及反相输入端（“-”端），有一个输出端Vout（输出电平信号）。
另外有电源V+及地（这是个单电源比较器），同相端输入电压VA，反相端输入VB。
VA和VB的变化如图1（b）所示。
在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。
在这种情况下，Vout的输出如图1（c）所示：
VA>VB时，Vout输出高电平（饱和输出）；VB>VA时，Vout输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
Saysimply,voltagecomparatoristocomparethetwoanalogvoltagesize（therearetwodigitalvoltagecomparison,arenotcoveredhere）,anddeterminewhichofahighvoltage,asshowninfigure1.Figure1（a）isthecomparator,ithastwoinput:
in-phaseinputend（"+"side）andtheinvertinginputend（"-"）,withanoutputendVoutlevelsignal（output）.HaveotherpowerV+and（thisisasinglepowersupplycomparator）,withtheinputvoltageVA,invertingtheinputVB.ThechangeofVAandVBasshowninfigure1（b）.Whentime0~t1,VA>VB;>thet1andt2,VBVA;Whent2andt3,VA>VB.Inthiscase,theoutputoftheVoutasshowninfigure1（c）:
VA>VB,Voutoutputhighlevel（saturatedoutput）;VB>VA,Voutoutputlowlevel.Canknowwhichaccordingtotheoutputlevelofhighandlowvoltage.
如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1（b）所示，则Vout输出如图1（d）所示。
与图1（c）比较，其输出电平倒了一下。
输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
图2（a）是双电源（正负电源）供电的比较器。
如果它的VA、VB输入电压如图1（b）那样，它的输出特性如图2（b）所示。
VB>VA时，Vout输出饱和负电压。
如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3（a）所示。
此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V（地电平），如图3（b）所示，它一般用作过零检测。
比较器的工作原理
比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。
由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
图4（a）由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为：
Vout=（1+RF/R1）·R3/（R2+R3）VA-（RF/R1）VB。
若R1=R2，R3=RF，则Vout=RF/R1（VA-VB），RF/R1为放大器的增益。
当R1=R2=0（相当于R1、R2短路），R3=RF=∞（相当于R3、RF开路）时，Vout=∞。
增益成为无穷大，其电路图就形成图4（b）的样子，差分放大器处于开环状态，它就是比较器电路。
实际上，运放处于开环状态时，其增益并非无穷大，而Vout输出是饱和电压，它小于正负电源电压，也不可能是无穷大。
从图4中可以看出，比较器电路就是一个运算放大器电路处于开环状态的差分放大器电路。
同相放大器电路如图5所示。
如果图5中RF=∞，R1=0时，它就变成与图3（b）一样的比较器电路了。
图5中的Vin相当于图3（b）中的VA。
比较器与运放的差别
运放可以做比较器电路，但性能较好的比较器比通用运放的开环增益更高，输入失调电压更小，共模输入电压范围更大，压摆率较高（使比较器响应速度更快）。
另外，比较器的输出级常用集电极开路结构，如图6所示，它外部需要接一个上拉电阻或者直接驱动不同电源电压的负载，应用上更加灵活。
但也有一些比较器为互补输出，无需上拉电阻。
这里顺便要指出的是，比较器电路本身也有技术指标要求，如精度、响应速度、传播延迟时间、灵敏度等，大部分参数与运放的参数相同。
在要求不高时可采用通用运放来作比较器电路。
如在A/D变换器电路中要求采用精密比较器电路。
由于比较器与运放的内部结构基本相同，其大部分参数（电特性参数）与运放的参数项基本比较器典型应用电路
1.2设计的主要内容和意义
1.2.1设计防盗报警器的内容
首先是为系统总体设计方案划分功能模块，第一部分门或窗上探测器（可以是多个探测发射器分别安装在需要防护的地方）;第二部分是报警电路;其次是确定硬件电路的设计，包含原件的选择，具体电路的设计如探测电路、报警电路。
1.2.2设计无线防盗报警器的意义
如今市场上成熟的无线防盗报警产品有被动式的、主动式的和多技术复合式的。
但前两者都有致命的缺点就是误报率很高，而多技术复合式的防盗报警器误报率很低，也是未来发展的主要方向。
即使如此，我依旧设计的是被动式防盗报警器，因为我以目前的水准很难对已成熟的产品有所突破而设计出一流的产品。
个人认
为设计无线防盗报警器的意义在于设计的过程，在设计的过程中我们才会把这几年在学校里学到的融合，同时也让自己明白我们的学习道路还很遥远。
第二章硬件电路的设计
2.1多路防盗报警器的组成
多路无线防盗报警器主要是由门窗探测器、无线接收电路、报警电路和电源电路等部分组成。
2.2系统硬件结构图
2.2.1系统硬件结构图主要分三个部分：
2.3总电路设计
电路两端一端接地产生U12，一端在Vcc=12产生U11,Vcc与电路之间接一个装在门或窗上的开关，小偷或强盗开门或开窗时触发开关。
电路如下图。
分析功能：
输入级参数是双端输入的比例运算电路，也可实现差分放大，输出电压U01为
U01=
（U11-U12）
第二级电路的阈值电压为
UT=
.VCC
当U01U02的高，低电平决定于集成运放输出电压的最大值。
在没有警情时；（U02=U12）很小，U01
当有警情时；U12>U12，（U11-U12）增大到一定程度，U02>UT,U02从低电压越变为高电平，U02=UOH，使得发光二极管和蜂鸣器导通，发光二极管和蜂鸣器均报警。
当开关打开时：
电路仿真如下图：
当开关闭合时：
电路仿真图入下
第三章总结
本设计是一套防盗报警系统，其主要的功能检测到门窗异常状况时通过处理将警情信号传给报警器发出报警声。
经过此次设计使得我的模电数电集成电路等方面的相关知识更加理解。
知道实践与书本知识之间的差距。
Thisdesignisasetofanti-theftalarmsystem,itsmainfunctionisdetecteddoorsandWindowsofabnormalconditionbyprocessingwillalertsendoutalarmsignaltothealarm.Throughthedesignmakesmedieelectricseveralelectricintegratedcircuitandsoonrelatedknowledgetounderstandmore.Knowthegapbetweenpracticeandbookknowledge.
第四章致谢
经过一周左右的课程设计终于要画上一个完美的句号。
回味这个过程，确实充满着酸甜苦辣。
设计的过程并非一帆风顺，遇到了许多困难，但我选择迎难而上，这也正是勇者的姿态。
通过一周的课程设计，我学到了许多，这让我拥有了一次运用我所学模电知识的机会。
在课程设计开始前，我总觉得设计多路防盗报警器对我来说是太难了。
我也曾多次以此为借口，推延设计的开始时间。
直到我听说，有人已经快要完成时，我才变得紧张起来。
迫于压力与我对自己的自信，我还是开始设计了。
在课程设计开始阶段，遇到的问题比较多。
通过查找资料，我开始渐渐了解防盗报警器电路的原理，设计方法及应用。
防盗报警器的种类繁多，技术含量与复杂程度也各不相同。
我通过了解了各种类型的报警器电路的原理，然后开始考虑自己应该设计何种类型的报警器。
据课题要求，应该是设计一种开路式报警器。
这也是众多报警器中比较简单的一种。
考虑到我所学的知识有限，难以设计复杂的报警器电路，最终决定设计通过可控硅与三极管控制的报警器电路。
在设计过程中，我参考了网上的一些报警器电路及其他资料。
通过设计、查找资料，我了解了一些以前未学过的元件。
如可控硅、555时基集成电路与扬声器。
在画原理图时，也花了好大的功夫，有些元件符号是自己设计的。
我也收获很多，我更熟练的掌握使用DXP绘制原理图的方法。
重要的是我初步学会了设计电子电路的方法与技巧，这对我而言，确实是大有裨益的。
我相信有这次设计作基础，我以后会设计出更好的电子电路。
最后，我非常感谢老师的指导！
参考文献
[1]康华光.电子技术基础[M].北京.高等教育出版社，1988.
[2]庞振泰，王采斐，屈宗明译.线性IC手册（模拟部分）[M].清华大学出版社，1997.
[3]阎石.数字电路技术基础[M].北京.高等教育出版社,1998.
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