电子技术课程设计报告 家用震动报警器.docx
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电子技术课程设计报告家用震动报警器
河南机电高等专科学校
电子技术课程设计报告
设计课题:
家用震动报警器
题目:
家用震动报警器
一、设计目的
培养学生在电子设计方面的兴趣,初步了解与掌握电路设计流程。
简单的分析各部件的功能与应用,尝试与学习画电路图,并能对其在电路中的作用进行分析。
另外还要掌握电路原理和分析电路设计流程,每个电路的设计都要有完整的设计流程。
这样才能在分析电路是有良好的思路,便于查找出错的原因。
初步了解学科科研的基本方法和技能,在教师的指导下独立进行查阅资料,调查研究,分析综合,推理论证和实验表达。
训练和提高逻辑思维能力,写作能力,设计,实验,计算,绘图等能力。
二、设计要求
设计的振动报警器可以检测到门窗的振动,而可以发出警报声。
但当振动停止时,报警也会停止。
去除轻微振动的干扰。
对单片机的了解,系统硬件电路的设计,电源模块的设计,控制模块与复位电路,传感器检测模块设计,报警模块设计,检测及执行程序优化设计。
三、方案设计
具体实现可以将总体电路分为电源模块、控制模块(包括单片机和时钟电路)、复位电路模块、传感器检测模块和报警模块等五个模块组成。
系统电路总体框图如图4所式。
其中电源模块给各模块电路提供+5V直流电压,以便电路正常工作;复位电路给单片机提供复位电平,可使参数复原,重新运行。
时钟电路给单片机提供频率,单片机检测传感器检测模块发送来的信号,并根据其改动而进行相应的处理活动,即控制报警的启动与停止。
设计的方案有以下三种:
方案一:
采用压电式陶瓷片作为传感器,用来检测盗情。
电路部分则使用分立的元器件。
电路由检测放大电路、检波放大器、延时放大电路和报警电路组成。
方案一电路原理图如图1所示。
图1
其中,压电陶瓷片BC,电容器C1、C2,电阻器R1,晶体三极管Q1构成了检测放大电路;晶体三极管Q2、Q3,二极管D1,电阻器R3~R8,电容器C3、C4组成了检波放大器;晶体三极管Q4、Q5,电阻器R9~R11,电容器C6构成了延时放大电路;而电阻器R12,晶体三极管Q6,二极管D2,继电器K1和报警器LS1则构成了报警电路。
当BC没有检测到振动,会一直没有电信号输出,从而Q4~Q6是处于截止状态的,K1处于放开状态,蜂鸣器无法报警。
当BC检测到振动之后,会输出电信号,经Q1及Q2、Q3、D1检波放大后使Q4导通。
同时Q5和Q6导通,继电器K1吸下触头,使开关接通,从而蜂鸣器可以报警。
当Q4导通时,C6会处于充电状态,当之后振动停止时,C6处于放电状态,还会继续给Q5电流使其导通,从而蜂鸣器会持续报警,在振动停止一段时间后才会结束。
方案二:
使用振动传感器来检测门窗的振动,并使用单片机来接受传感器传递来的信号,并根据信号来控制报警电路。
方案二原理框图如图2所示。
用程序使单片机时刻检测传感器传来的信号,并根据此信号来控制报警电路是否报警。
在设计中由于单片机技术和传感器技术已经成熟,且使用单片机可以实现的功能更多,因此,在此次设计中选用方案二。
四、设计原理和电路图如下
(1)电源模块的设计
电源模块用以给电路提供+5V直流电压,由于家用电为220V50Hz的交流电,因此可以采用三端稳压电路来产生。
本次设计中7805系列稳压芯片稳配上电容,二极管、变压器等器件构成单路固定稳压电路,220V50Hz家用交流电通过变压器后变为低压交流电,再通过稳压芯片后即可以产生+5V直流电压[7]。
之后便可以给整个系统供电。
单路固定稳压电路原理图如图5所示。
本电路实用性强、用途广泛,主要用于对电源电压稳定度要求较高、而对电源变换效率变化不高的低成本应用场合。
(2)控制模块与复位电路
(3)时钟电路
以MCS-51单片机为例,该单片机内部有一个高增益反向放大器,用于构成时钟振荡电路,XTAL1引脚为该放大器的输入端,XTAL2为该放大器的输出端。
单片机的时钟电路主要有内部时钟方式和外部时钟方式两种。
各个方式的说明如下。
《1》内部时钟方式。
其时钟电路图如图6(a)所示,利用MCS-51内部的高增益反向放大器,在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件,内部振荡电路便产生自激振荡。
通常采用的是石英晶振和电容所构成的电路,电容一般取30pF。
《2》外部时钟方式。
外部始终方式常用于多机系统,以便于各个单片机能够同步工作。
两种单片机的时钟电路原理图分别如图6(b)和图6(c)所示。
(4)复位电路
本设计中采用了手动电平复位电路,因为它将上电复位电路也包括在其中,不会垂涎加电后CPU从一个随机的状态开始工作而造成的不能正常运行,也满足了设计任务中的要求。
单片机复位电路原理图如图9所示
(5)传感器检测模块设计
由于传感器Z04B的输出电流比较小(当模块电压大于3V时输出电流为>0.5mA),在此次设计中,采用用传感器输出来驱动三极管的方法来加大电路。
传感器检测模块电路原理图如图11所示。
(6) 报警模块设计
报警模块电路原理图如图12所示。
设计的系统总体电路图如图13所示。
五、元件清单
六、设计总结
在此次电路设计时发现了许多问题,对电路图设计很模糊,通过查阅资料并和同学交流之后依然不是太理解。
对单片机了解不多.
七、参考文献
[1] 全新实用电路集萃丛书编辑委员会.报警器、警示器应用电路集萃[M].北京:
机械工业出版社,2005
[2] 欧伟明,何静,凌云,等.单片机原理与应用系统设计[M].北京:
电子工业出版 社,2009
[3] 胡健.单片机原理与接口技术[M].北京:
机械工业出版社,2004
[4] 徐福成.常用振动传感器及其典型应用电路[J].电子制作,2008(10):
13-14
[5] 张静.微型片振动模块XDZ-01[J].现代通信,1997(6):
26
[6] 张华林,周小芳.电子设计竞赛实训教程[M].北京:
北京航天航空大学出版
社,2007
[7] 郭天翔.新概念51单片机C语言教程:
入门、提高、开发、拓展全攻略[M].
北京:
电子工业出版社,2009
[8]马忠梅,籍顺心,张凯,等.单片机的C语言应用程序设计[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2007
[9]朱蓉,郑建华.基于MCS-51单片机定时精确的研究[J].数控技术,
附录1总体电路