安防报警装置的设计.docx

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安防报警装置的设计

安徽工程大学

课程设计说明书

课程设计名称：

课程设计题目：

指导老师：

专业班级：

学生姓名：

学号：

起止日期：

总评成绩：

任务书

Ⅰ设计题目

中文：

安防报警装置的设计

英文：

DesignofSecurityAlarmDevice

Ⅱ设计功能要求

1、安防报警装置适用于家用或仓储等场所。

2、供电电源：

单向交流、220V/50Hz。

3、报警事件包括：

火警、外人擅自闯入报警、门窗未关报警。

4、报警功能：

当任一报警事件被触发时，装置发出声音报警，同时用LED等指示报警类型，同时出现多个报警事件，能够同时指示。

装置设有报警使能按钮。

5、报警一直保持，直到有人按下清除键方可停止。

6、按《电子技术》课程设计报告撰写模板提交论文。

Ⅲ设计任务内容

1、学习与研究相关的《电子技术》理论知识，查阅资料，拿出可行的设计方案；

2、根据设计方案进行电路设计，完成电路参数计算、元器件选型、绘制电路原理图；

3、进行电路软件仿真（如：

Multisim2001、EWB、Protel等），或制作实物进行调试实验，获得实验数据，验证设计有效性。

4、撰写课程设计报告。

签名

安防报警装置

摘要

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、气压等形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。

报警器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。

本装置通过红外感应装置采集信号为后面电路提供信号，红外感应装置采集到的信号和连接在门上锁里的金属共同决定是否触发555定时器构成的单稳态触发器，若触发，此信号进入555定时器组成的延时电路，信号通过延时电路触发555定时器组成的多谐振荡器，然后振荡器使蜂鸣器发声。

火警时，空气中的气体浓度增加，通过气敏传感器引起的电阻变化触发多谐振荡器，然后引起蜂鸣器发声。

当门未关时，通过一个非门使信号触发单稳态触发器，经过延时电路触发多谐振荡器，引起蜂鸣器发声。

门未关时，信号通过延时电路，使多谐振荡器触发，引起蜂鸣器发声。

由于本设计某些原件在仿真软件中不存在，比如，气敏传感器、红外感应装置等，所以无法按所设计的电路仿真电路，在仿真时，只能用某些器件代替才能仿真。

通过设计出来的电路能实现所要求的功能。

555定时器是本装置所使用的最重要的器件。

关键字：

红外感应555集成器气敏传感器

引言……………………………………………………………………………………………1

第1章模拟电子技术部分………………………………………………………………

1.1红外感应电路…………………………………………………………………………

1.2QM-N5型气敏元件……………………………………………………………………

1.3电源设计…………………………………………………………………………………

第2章数字电子技术部分……………………………………………………………………

2.1555集成电路…………………………………………………………………………

2.2555组成的单稳态触发器电路及原理………………………………………………

2.3555组成的多谐振荡器电路……………………………………………………………

第3章整体设计

3.1系统方案图设计…………………………………………………………………………

3.2总的电路图………………………………………………………………………………

3.3电路图原理………………………………………………………………………………

结论……………………………………………………………………………………………

致谢…………………………………………………………………………………………………

参考文献………………………………………………………………………………………

附录……………………………………………………………………………………………

引言

随着经济的发展,人们的生活日益改善，对生命和家庭财产安全越来越重视，采取了许多措施来保护家庭的安全。

以往的做法是安装防盗门，防盗网，但这有碍美观，不符合防火要求，还不能有效地防止坏人的进入。

现在，全国各地都在开展建设安全，文明小区的活动，而且很多地方都提出取消防盗网的口号，家庭电子防盗防火报警系统也就应运而生了。

因为大多数家庭都是双职工，白天家里通常没有人，发生报警后，必须要有专人来处理，因此，必须设立报警中心。

因为国内住宅区大多数是密集型分布，一个住宅区往往有成百上千户，并且都有自身的保安队伍，因此当用户防盗防火报警系统报警时，除了在现场报警外，还需向当地派出所或公安分局进行报警，也需要向住宅小区的保安中心进行联网报警，以便警情得到迅速处理。

国家建设部规定,目前住宅小区应实现六项智能化要求,其中包括实行安全防范系统自动化监控管理,住宅的火灾,有害气体泄漏实行自动报警,火灾报警系统应是以烟、温及可燃气体等探测器为主体。

防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测器,系统应能与计算机安全综合管理系统联网,计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。

第1章模拟电子技术部分

1.1、红外感应电路

1.1.1、红外对管

红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。

在这里我们选用红外线接收头，它就是在红外线接收管的基础上增加了对微弱信号进行放大的处理的电路，类似与三极管的放大效果

接收管是一个具有光敏特征的PN结，属于光敏二极管，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。

无光照时,有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。

此时光敏管不导通。

当光照时,饱和反向漏电流马上增加，形成光电流,在一定的范围内它随入射光强度的变化而增大。

我们将它安装在门缝上，这样门关是红外线接收头接收到红外线发射管发射出的红外线，整个电路输出高电平供下一级电路的使用与判断。

当门打开时则不输出高电平

1.1.2、红外线感应器

红外线感应器（图1.1.5）是根据红外线反射原理研制的当人体的手或身体的某一部分在红外线区域内，红外线发射管发出的红外线由于人体手或身体摭挡反射到红外线接收管，通过集成线路内的芯片处理后将信号发送给下一级电路，当人体的手或身体离开红外线感应范围时，信号消失。

如今，红外线感应器已经被应用于许多地方，比如厕所的节水开关（图1.2.2），楼道灯泡开关（图1.2.3），防盗装置等等。

红外线感应装置不但安装方便，并且现在关于红外线的技术已经比较成熟非常适合于安防装置上的使用。

、QM-N5型气敏元件

QM-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N型半导体气敏元件，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。

特点：

1、用于可燃性气体的检测（CH4、C4H10、H2等）

2、灵敏度高

3、响应速度快

4、输出信号大

5、寿命长，工作稳定可靠

技术指标：

加热电压（Vh）

AC或DC5±

响应时间（trec）

≤10S

回路电压（Vc）

最大DC24V

恢复时间（trec）

≤30S

负载电阴（Rl）

2KΩ

元件功耗

≤

清洁空气中电阻（Ra）

≤2000KΩ

检测范围

50—10000ppm

灵敏度（S=Ra/Rdg）

≥4（在1000ppmC4H10中）

使用寿命

2年

QM-N5型半导体气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N型半导体气敏元件,当元件接触还原性气体时,其电导率随气体浓度的增加而迅速升高.

☐特点

用于可燃性气体的检测（CH4,C4H10,H2等）

灵敏度高

响应速度快

输出信号大

寿命长,工作稳定可靠

☐技术指标

加热电压（VH）AC或DC5±V

回路电压（VC）最大DC24V

负载电阻（RL）2KΩ

清洁空气中电阻（Ra）≤4000KΩ

灵敏度（S=Ra/Rdg）≥4（在1000ppmC4H10中）

响应时间（tres）≤10S

恢复时间（trec）≤30S

检测范围50-10000ppm

☐基本测试电路

☐使用方法及注意事项

✧元件开始通电工作时,没有接触可燃性气体,其电导率也急剧增加1分钟后达到稳定,这时方可正常使用,这段变化在设计电路时可采用延时处理解决.

✧加热电压的改变会直接影响元件的性能,所以在规定的电压范围内使用为佳.

✧元件在接触标定气体1000ppmC4H10后10秒以内负载电阻两端的电压可达到（Vdg-Va）差值的80%（即响应时间）;脱离标定气体1000ppmC4H1030秒钟以内负载电阻两端的电压下降到（Vdg-Va）差值的80%（即恢复时间）.

✧符号说明

检测气体中电阻-Rdg检测气体中电压-Vdg

Rdg与Vdg的关系:

Rdg=RL（VC/Vdg-1）

✧负载电阻可根据需要适当改动,不影响元件灵敏度.

✧使用条件:

温度-15~35℃;相对湿度45~75%RH;大气压力80~106KPa

✧环境温湿度的变化会给元件电阻带来小的影响,当元件在精密仪器上使用时,应进行温湿度补偿,最简便的方法是采用热敏电阻补偿之.

✧避免腐蚀性气体及油污染,长期使用需防止灰尘堵塞防爆不锈钢网.

✧元件六脚位置可与电子管七角管座匹配使用.

✧使用元件前请详细参看本说明。

1.3、电源设计

直流电源是本装置的能量源，为装置的芯片和电路提供电能。

作为常用的器件我们要利用220V50Hz交流电，将它转化为我们所需的+5V的直流电。

电源变压器：

将交流电网电压U1变为合适的交流电压U2。

整流电路：

将交流电路U2变为脉动的直流电压U3。

滤波电路：

将脉动的直流电压U3转变为平滑的直流电压U4。

稳压电路：

清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压Uo的稳定。

图2-2对应的电路图为下图（图1.3.2）

　本例中的整流电路为桥式整流电路（BRIDGERECTIFIERS）桥式整流电路利用四个二极管，两两对接。

输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。

桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。

桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步骤。

滤波电路中当U2为正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。

当Uc>U2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，Uc按指数规律缓慢下降。

当U2为负半周幅值变化到恰好大于Uc时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，Uc上升到U2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，Uc按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。

得到的如图1.3.3的波形再通过由稳压管组成的稳压电路进行稳压控制形成比较稳定的电压。

第二章数字电子技术部分

、555集成电路

在数字系统中，为了使各部分在时间上协调动作，需要有一个统一的时间基准。

用来产生时间基准信号的电路称为时基电路。

时基集成电路555就是其中的一种。

它是一种由模拟电路与数字电路组合而成的多功能的中规模集成组件，只要配少量的外部器件，便可很方便的组成触发器、振荡器等多种功能电路。

因此其获得迅速发展和广泛应用。

时基集成电路555工作原理如下：

图2.1.1（a）所示为555时基电