非法入侵报警电路设计.docx
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非法入侵报警电路设计
题目:
非法入侵报警电路设计
班级:
08计科
(2)班
学号:
200810510204
姓名:
李鸿翔
指导:
鲁老师
时间:
12.20~12.27
景德镇陶瓷学院
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30~50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。
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;2007.5
目录
1、总体方案与原理说明.............................4
2、稳压电源电路.............................5
3、控制电路..................................6
4、声报警电路..................................7
5、光报警电路..................................8
6、总体电路原理相关说明.............................9
7、总体电路原理图.............................10
8、元件清单;..................................11
9、参考文献...................................12
10、设计心得体会...........................13
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。
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、C2一般选取几百~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0.33μF),以抵消线路的电感效应,防止产生自激振荡。
输出端电容C4(0.1μF)用以滤除输出端的高频信号,改善电路的暂态响应。
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:
。
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,R2=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f>0.5kHz,因此R1<8.2k,即电位器R1的调节范围为(0~8.2k)。
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630k。
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。
七、总体电路原理图:
八、元件清单
名称
位号
型号
数量
电阻
R1
20k
1
R2
910k
1
R6
10k
1
R7
1k
1
电解电容
C1、C3
100uF
2
电容
C2
0.33uF
1
C4
0.1uF
1
C5
30uF
1
C6、C7、C9
0.01uF
3
C8、C10
0.22uF
2
开关
S1
SWSPST
1
扬声器
LS1
——
1
电位器
R3、R5
——
2
555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
1
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;2007.5
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,但我知道了非法入侵报警电路是怎样设计出来的,并知道了它的原理,现在我可以自豪的说给我原件我可以自己做一个非法入侵报警电路。
刚开始找到题目并从网上找到了相关要实现的内容和基本的原理,经过一周的时间我不断从网上、图书馆、课本查找相关的内容,不断扩充我的知识,加强了我的薄弱的知识点,从中学到了很多知识,概而言之,主要可以归纳为以下几点:
第一,加深了对课本知识的理解。
激发了学习的积极性。
我以前上理论课时,总是不太重视,以为这些书本上的东西离现实太远了。
其实,这些知识正是我们在日常生活中经常用到的,电子技术的知识无处不在。
通过这次课程设计,我真正认识到了学好专业知识的重要,相信以后会在这方面我会更加重视的。
第二,这次实验设计使我对555定时器的原理及其应用有了更深的认识,知道了它的作用。
第三,通过课程设计,加深对相关课程基础知识与基本理论的理解和掌握,培养学生综合运用所学知识的能力,并增强解决实际问题的能力。
增强理论分析、设计计算、制图标准与规范、查阅设计手册与资料的能力,同时加强我们的计算机的应用能力,使我的动手能力有了很大的提高。
最后,也是很重要的一点,就是要理论联系实际。
任何理论,只要脱离了现实,都是空洞无说服力的。
实现一个设计目的往往有多种方案,要从环境和条件、工艺和成本、稳定性和可靠性、操作的便利性和响应的快速性等方面全面比较、综合考虑,从中优选出最佳方案。
电路基本原理图绘制好后,对于元件的选择,一定要考虑实际工作情况。
........忽略此处.......