汽车防盗报警器设计解读.docx
《汽车防盗报警器设计解读.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车防盗报警器设计解读.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
汽车防盗报警器设计解读
前言
随着经济发展，各城市交通日渐增多，需要相当量交通工具，其中以中、轻型汽车，私家车见多，而汽车防盗报警器是每一辆车所必需。
本次设计目是要设计一种能够适应广大汽车，私家车等等汽车防盗报警器
本设计是用了三部分相对独立分立元件共同组成汽车防盗报警器。
第一部分为触发器，当有人盗车时，引发触发信号，使报警器报警，2N6660型号场管构成共栅极电路使之产生触发信号；第二部分由555集成器件构成单稳态触发器，其作用是控制报警时间，，通过改变电阻大小调整报警时间长短；第三部分是由555构成多谐波振荡器，其作用是控制报警信号频率，同样通过调整电阻大小从而控制报警频率范围
1.总体方案设计
1.1设计目标
设计一个报警时间长短、高低均可调整，且电路简单，工作可靠汽车防盗报警器。
基本功能：
（1）当有人盗车时，报警器就会发出报警声。
（2）报警器具有报警声时间长短，频率高低均可调节功能。
发挥部分：
（3）报警器触发部分是独立分立元件，所以可以设计多个触发器，在需要坚实地方安装触发器，以实现多点触发功能。
1.1.1技术路线
要实现该设计，就应把整个电路分为几大模块。
分别是触发模块，时间控制模块，品路控制模块。
先通过对各个模块进行设计、调试之后再将其组合起来进行整机调试。
1.1.2实施计划
首先就是要理清实现设计框图，在总体框图指导下，作出具体电路图，由要设计实现功能，计算出各个电路元件值，并逐一对各个元件进行选择。
最后用仿真软件对设计进行仿真操作，调试软件，并对照出设计有误地方进行必要修正，确保设计正确。
1.1.3必备条件
要实现该电路设计，首要就是要制定出设计实现框图，并在老师指导和参照资料条件下作出具体电路图，选定实现实现该设计各种元器件。
另外，还应由必要软件帮助设计完成。
对同一种目实现，可以用不同方案，下面就着重介绍以下两种方案对同一目实现方法。
并比较两种方案优劣。
1.2方案比较
1.2.1方案一
系统框图如图1所示。
图1方案一系统框图
工作原理简述：
当有人盗车时，触发电路触发电路部分，产生一个报警信号，此信号经过场管进行放大并且经信号输出，再由时间控制部分，频率控制部分来决定报警时间长短，报警频率高低，再将最终输出信号传送到报警发声器，达到报警效果。
1.2.2方案二
系统框图如图2所示。
图2方案二系统框图
工作原理简述：
有人盗车时，触发开关，使得由两个三极管构成语音互补型振荡器，超低型无稳态振荡器，均进入工作状态，产生高低交错电平，产生报警信号并将其传送到报警发声器，达到报警效果。
1.3方案论证
表1方案一、二论证分析
方案一
优点
报警时间，报警频率可调，性能可靠，方便实用。
此报警器制造成本比较低，成品价格相对实惠。
缺点
触发电路需要在做改进，以便于在实际中运用。
方案二
优点
电路制作也比较容易，使用效果好，平时不耗电，
缺点
防盗细铜丝容易被拉断，引起错误报警
1.4方案选择
方案一原理简单，所用555集成器件和2N6660场管，性能可靠，都比较经济，方便实用。
成品价格相对实惠，且性价比高，在实际运用中消费人群广，便于普及，市场潜力相当可观。
经过综合考虑，最终选择了方案一。
2.单元模块设计
本节主要介绍系统各单元模块具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间联接关系；同时本节也会对相关电路中参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。
表2.报警电路组成表
模块
作用
触发部分
产生并输出报警信号
时间控制部分
控制报警时间长短
频率控制部分
控制报警频率高低
2.1触发模块设计
其电路如图3所示：
图3触发部分
报警器电路原理图触发部分如图所示：
场效应晶体管2N6660组成一级电压放大器，通过可调电阻RV1调节场效应晶体管放大器栅极偏压来调节电压放大器增益。
由于场效应晶体管放大器具有很高电压增益，因此用一级放大器就可满足电路要求。
压电陶瓷声传感器被声波激发后输出脉冲电信号，并经过2N6660放大后由漏极3输出，通过祸合电容器C3去触发单稳态触发器
2.2时间控制部分模块设计
时间控制部分模块原理图如图4图所示：
图4时间控制部分
由555时基集成电路及R4、RV3、C2组成单稳态触发器，受低电平或脉冲下降沿触发而翻转。
平时，555时基集成电路3脚输出低电平。
当压电陶瓷声传感器受到触发后输出脉冲信号并经场管放大后由漏极3输出时，输出脉冲下降沿将单稳态电路触发并使其翻转，3脚输出高电平。
555时基集成电路3脚翻转后，电路进人暂稳态，电源通过R4向C1充电，充电时间约2min。
2min后，C2充电电压升高到6脚阑值电平，触发器自动翻转，3脚恢复低电平，电路进人稳态。
而单稳态输出控制时间长短信号由电阻，电容R4、RV3、C2共同决定，其公式为：
（3-1）
其中R即是R4及RV3之和，C即是C4。
在本设计中RV3为可调电阻，范围是0-91K
所以电阻和范围是91-182K，而电容是100uF,根据公式有：
即是：
报警时间控制在10到20秒之间。
2.3频率控制部分模块设计
时间控制部分原理图如图5所示：
图5频率控制模块
报警器声发频率电路是一个由555时基集成电路组成多谐振荡器，受总复位端4脚控制而工作。
平时，由于555时基集成电路3脚输出低电平，振荡器不工作；当555时基集成电路3脚输出高电平时，振荡器开始工作，发出报警声。
而多谐振荡器振荡频率由R5,R6，RV2及C4数值决定。
调整RV2数值，可得到所需要振荡频率和报警声。
而决定频率公式如下：
（3-2）
在本设计中，根据公式计算可以得到频率取值范围是2381Hz到3571Hz之间。
2.4电路参数计算及元器件选择
电路元器件选择：
场效应晶体管选用VT66或V40AT场效应晶体管，由于场效应晶体管放大器具有很高电压增益，因此用一级放大器就可满足电路要求。
压电陶瓷声传感器B选用Φ27mm压电陶瓷片，如F1'-27、HTD27A-1等型号，其参数及设计本身要求就比较合适。
555时基集成电路可选用NE555或LM555时基集成电路，以为此集成电路性内容能够可靠，容易制作，价格相对便宜，且参数业余本设计要求相吻合。
电路参数计算：
时间计算：
（3-3）
频率计算：
（3-4）
上极限时
下极限时
2.5特殊器件介绍
2.5.1555定时器
图6 555管脚图
555为一8脚封装器件，其各引脚名称和作用如下：
1脚—GND,接地脚；2脚—TL,低电平触发端；
3脚—Q,电路输出端；4脚—/RD,复位端，低电平有效；
5脚—V_C,电压控制端；6脚—TH,高触发端；
7脚—DIS，放电端；8脚—VCC,正电源端，其电压范围为：
5～16V。
555组件接上适当R、C定时元件和连线，可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。
在外加输入信号作用下，NE555功能如表2．2所示，其中X表示任意态。
输入
输出
TH
TL
/RD
Q
放电管状态
X
X
0
0
导通
＞2/3VCC
＞1/3VCC
1
0
导通
＜2/3VCC
＞1/3VCC
1
保持不变
保持不变
＞2/3VCC
＞1/3VCC
1
0
导通
＜2/3VCC
＜1/3VCC
1
1
截止
表3NE555功能表
555定时器具有如下几个特点：
（1）.只需简单电阻器、电容器，即可完成特定振荡延时作用。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
（2）.它操作电源范围极大，可及TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它输出准位及输入触发准位，均能及这些逻辑系列高、低态组合。
（3）.其输出端供给电流大，可直接推动多种自动控制负载。
（4）.它计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
3.软件简介
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好仿真单片机及外围器件工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学教师、致力于单片机开发应用科技工作者青睐。
具有4大功能模块
◆智能原理图设计（ISIS）丰富器件库
超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能器件搜索：
通过模糊搜索可以快速定位所需要器件；智能化连线功能：
自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：
使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸。
◆ProSPICE混合仿真：
基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路混合仿真；超过27000个仿真器件：
可以通过内部原型或使用厂家SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新仿真器件，还可导入第三方发布仿真器件。
◆独特单片机协同仿真功能
支持主流CPU类型：
如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、等。
实用PCB设计平台
先进自动布局/布线功能；支持器件自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理；完整PCB设计功能；可以输出多种格式文件。
4.系统调试
4.1系统仿真
详见附录所示。
4.2系统仿真参数设置
在系统调试之前，我们需要对系统进行参数设置，如表5.1和5.2所示。
表4元件参数表
序号
编号
参数
1
R1
100K
2
R2
25K
3
R3
56K
4
R4
91K
5
R5
2K
6
R6
1K
7
Rv1
91K
8
Rv2
1K
9
C1
10uF
10
C2
100uF
11
C4
0.1uF
12
C8
0.056uF
表5元件参数表
元件
型号
数量
报警扬声器
YD57一2型等80
1
滑动变阻器
POT-HG
2
电阻（Ω）
9c06031A910FKHFT
6
场管
VT66或V40AT
1
电容器
耐压值为l6V铝电解电容器
5
定时器
NE555
2
直流电源
9V
2
压电陶瓷声传感器
F1'-27、HTD27A-1等型号
1
示波器
OSCILLOSCOPE
1
4.3功能调试
通过几天理论设计,为了验证对理论应用正确性，选用Protues进行仿真，验证所设计电路能否实现报警器功能，以及报警时间频率可调节性。
4.3.1防盗报警电路
4.3.1.1调试目
测试电路能否实现报警器功能，以及报警时间频率可调节性。
4.3.1.2触发电路调试
触发电路如图.7所示：
图7触发电路
图8均为触发测试波形图
图5.2均为触发部分测试波形，右侧是可知，在受到外界出发时，能产生触发信号图a所示，在参数设定时间后，触发信号消失，波形为图b所示，也就是在参数控制时间内，报警信号会停止。
5.2.1.3时间控制部分电路调试
时间控制部分电路如图9所示：
图9时间控制部分电路
图10时间测试波形图
由时间测试波形图可知，当接收到触发部分报警信号后，在设定参数下，经过设定时间，会产生一个停止信号，使报警停下，从而达到控制时间目。
5.3.1.4频率间控制部分电路调试
频率间控制部分电路如图11所示
图11频率间控制部分电路
图11时间测试波形图
由频率测试波形可知，当接收到触发信号后，产生交错高低电平，其频率控制有参数设定来决定，通过改变参数即可控制频率范围。
4.4调试结果分析
4.4.1调试电路已实现功能
通过先分步调试后整体调试方法，本设计已实现了报警时间频率均可调节控制报警器。
4.4.2调试中遇到问题和此电路不足
在调试过程中遇到了许多问题，比如说各个参数计算，对电路图修改，对事件频率控制参数计算设定等等，在经过多次调试之后，最终达到了预期效果。
5系统功能指标参数
5.1系统实现功能
此报警器用途比较广泛，可以实现汽车防盗报警，其触发部分为分立元件，所以可以在汽车不同位置设置此触发部分，以实现多点触发，增强了此报警器适用范围，在实际运用中，经过一定改造，还可用于不同方面报警，例如果园防盗报警，水温盗报警，贵重物品防盗报警等等。
5.2系统指标参数测试
对于本设计系统参数测试，总共分两步。
第一步就是将自己设计电路用软件protel作出具体线路图，用protel自带检测功能检测线路是否连接有误，直到修改线路至无误为止。
第二步就是将我们电路各部分分开进行仿真。
对此部分仿真可用到仿真软件proteus。
在对每个部分仿真达到正确结果后，然后将各个模块连接起来进行整体测试。
经过仿真证明我设计八路抢答器电路工作正常。
5.3系统功能及指标参数分析
通过前面参数计算和仿真如系统各元件参数表如表6.1所示。
表6元件参数表
元件
型号
数量
报警扬声器
YD57一2型等80
1
滑动变阻器
POT-HG
2
电阻（Ω）
9c06031A910FKHFT
6
场管
VT66或V40AT
1
电容器
耐压值为l6V铝电解电容器
5
定时器
NE555
2
直流电源
9V
2
压电陶瓷声传感器
F1'-27、HTD27A-1等型号
1
示波器
OSCILLOSCOPE
1
6设计总结
汽车防盗报警器它主要是由场管构成一个共栅极触发装置，在有人盗车时候引发触发装置，产生报警信号；此信号经过一个由555构成单稳态触发器对其报警时间进行控制，利用一个电容和一个滑动变阻器，通过改变电阻大小可以对时间长短进行控制。
本报警器最大特点就是电路简单，报警时间，报警频率可调，性能可靠，方便实用。
此报警器制造成本比较低，成品价格相对实惠，上面已经作了详细介绍。
这些都是一些比较基本电路，较容易被人掌握和认识，对于初学者来说也比较容易完成认识以及制作过程。
而且此报警器功耗比较低，很适合普通人群消费很使用。
经过这次学习实践，是我对报警器又有了更深一步了解。
7参考文献
[1]张瑾等．Protel99SE入门及提高[M]．北京：
人民邮电出版社，2007
[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：
高等教育出版社.2006
[3]电子技术基础—模拟部分（第5版）[M]．北京：
清华大学出版社，2006
[4]电子技术基础—数字部分（第5版）[M]．北京：
清华大学出版社，2006
[5]华成英.电子技术[M].北京.中央广播电视大学出版社，2006
[6]徐学彬.电子技术实验指导书[M]．成都：
西华大学．2009，10
[7］赵淑范等.电子技术实验及课程设计[M].北京：
清华大学出版社，2006
[8］贾更新.电子技术基础实验设计及仿真[M].郑州：
郑州大学出版社，2006
[9］杨旭东等.实用电子电路精选[M].北京：
化学工业出版社，2007
[10］朱清慧等．Proteus教程—电子线路设计、制版及仿真[M]．北京：
清华大学出版社，
附录：
系统仿真总图
读书好处
1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到任何有价值知识都是由自学中得来。
——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。
——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：
心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。
——陈寿
11、书是人类进步阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿人扑在面包上。
——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。
——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚人谈话。
——笛卡儿
17、学习永远不晚。
——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。
——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。
——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。
——培根
升级会员 