触摸式防盗报警器.docx

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触摸式防盗报警器

题目触摸式防盗报警器

班级09材物

（2）班

学号200910240235

姓名吴娴

指导王老师

时间2011年6月16日

景德镇陶瓷学院

电工电子技术课程设计任务书

姓名吴娴_________班级___09材物2班_________指导老师王老师

设计课题：

触摸式防盗报警器

设计任务与要求

本课程设计一种在家庭和企业中使用的触摸式防盗报警器。

具体要求如下：

1、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；

2、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；

3、对整体电路原理进行完整功能描述；

4、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。

设计说明书字数不得少于3000字。

参考文献

[1]康华光，陈大钦.电子技术基础数字部分（第五版），北京：

高等教育出版社，2006

[2]陈国华，电子防盗报警器电路大全，北京：

电子工业出版社1997

[3]路而红，专用集成电路设计与电子设计自动化，北京：

清华大学出版社，2004

[4]李振声等，电工电子实验教程，北京：

科学出版社，2009

[5]潘雪峰，张燕，杨国治，河北：

高级电工实用技术，人民邮电出版社，2006

目录

1、总体方案与原理说明.................................4

2、由555定时器组成的单稳态触发电路..................................5

3、四声KD-9561音响报警电路........................................7

4、TWH8751功率开关电路........................................9

5、总体电路原理相关说明...........................10

6、总体电路原理图..................................11

7、元件清单......................................12

8、参考文献........................................13

9、设计心得体会...................................................14

1、总体方案与原理说明

本设计主要是利用555时基集成电路和9561音效集成电路为主要元器件设计并制作触摸式防盗报警装置。

该触摸式防盗报警器电路由单稳态触发器、开关电路、声音报警电路组成。

防盗报警器的关键部分是报警控制电路，由控制电路控制声报警信号产生。

控制电路可采用运算放大器、双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，被控制的声产生电路产生声报警信号，呼叫值班人员采取相应措施。

电网电压通过电源变压器降压后，经二极管整流，电容器滤波，集成稳压管稳压后供给控制电路。

设计图如图1，

图1总体框图

单稳态触发器电路由时基集成电路IC3、电阻器R2、电容器C2~C4、触模片M和电位器RP1组成。

 单稳态触发器电路通电工作后，IC3的3脚输出低电平，VT处于截止状态，IC2和V2、V3均无工作电压，BL不发声。

声音报警电路由音效集成电路IC2、电配器R4、R5、晶体管VT和扬声器BL组成。

当窃贼用手触及金属片M时，IC3受触发而翻转，由稳态进入暂态，其3脚由低电平变为高电平，使VT导通，IC2通电工作，IC2输出的音效电信号经放大，驱动扬声器BL发出报警声。

V2集电极的一部分信号经V3进一步放大后，驱动VL工作，使VL与报警声同步闪光。

2、单元电路1——由555定时器组成的单稳态触发电路

图2单稳态触发电路

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。

如图所示，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，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）进入，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。

暂稳态的持续时间tw（即为延时时间）决定于外接元件R、C值的大小。

tw＝RCln3＝1.1RC

通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。

当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器。

电路的工作波形如下图所示：

图3电路工作波形图

3、单元电路2——声报警电路

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。

图4声报警电路

接通电源后，电容C被充电，当Vc上升到2Vcc/3时，使Vo为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，Vc下降。

当Vc下降到Vcc/3时，Vo翻转为高电平。

当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容C充电。

当Vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。

如此周而复始，于是在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波，波形如下图：

图5电路输出波形图

由于555定时器内部的比较器灵敏高，而且采用差分电路形式，因此用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。

4、单元电路3——TWH8751功率开关电路

近几年来，功率集成电路有了很大的发展，这就给功率驱动电路的改善提供了条件。

目前电子市场上的新秀——TWH8751功率集成电路，就是一个新型的高压、大电流开关电路。

它具有工作频率高，开关特性好，控制功率大，内有自动保护，具有选通功能，使用简便等特点，是一个较为理想的大功率放大器件。

TWH8751功率开关集成电路采用TOP-220封装形式,内电路由输入级,缓冲放大器和达林顿功率输出级组成,并设有反馈环路和减流型输出保护电路,通用性强.共有5个引出脚,如图1中相应部分的标识所示,管脚功能分别为:

输入端（IN）,选通端（ST）,地端（GND）,输出端（OUT）和电源正端（VCC）.当脚2选通端电平≥1.6V时,脚1输入端对输出端（脚4）无控制作用,即末级达林顿管截止,电路无输出;只有脚2为低电平（<1.2V）时,加在脚1上的信号才能有效地控制脚4输出端的电平。

TWH8751的输入端和选通端所需输入控制电流很小,仅100~200μA,而输出端允许通过的最大电流为2A.内部另设有减流型保护电路,当输出电流超过3A时,保护电路能自动使输出电流减至1A左右,在使输出截止后,集成开关电路将重新恢复至2A的输出负载能力.

图6开关电路

5、总体电路原理相关说明

TWH8751是20世纪80～90年代发展起来的一种专为逻辑电路输出作接口而设计的高速直流功率开关集成电路，该器件具有输出功率大、工作可靠、开关频率高、寿命长、无噪声及取材容易、价格低廉等优点，器件可由TT1、CMOS等数字集成电路直接驱动，目前可广泛用于各种光控、温控、磁控、声控等自动装置；可用于计算机终端接口电路、数据处理系统的终端装置；可用于一些对耐潮、耐腐蚀、防爆等有特殊要求的高速电子开关；用于家用电器中控制；也可利用器件自激反馈做成大功率音频振荡器，用于各种报警器、闪光灯、高压发生器等，是通用性强适宜在各种控制系统中作高速大电流开关用。

TWH8751采用TO-220封装，自带小散热片，有5个引出脚，其外形与管脚排列如图1-1所示。

各引出脚分别为：

1脚为输入端IN；2脚为选通端ST；3脚为地端GND；4脚是输出端0UT；5脚为前置电源正端VDD。

器件内电路功能框图如图1-2，内电路主要由前置输入级、前置缓冲放大器和末级达林顿功率输出管等组成，并设有反馈网络和减流型输出保护电路及稳压电路等。

本设计课题的电路由555等组成的单稳态延时电路、四声KD--9561音响报警电路和TWH8751功率开关电路等三部分组成。

当人手触摸金属片M时，感应杂波至IC32脚，VT截止，单稳电路被触发而进入暂稳状态，定时开始工作延时约10~120秒。

触发翻转后的555输出高电平，使VT管饱和导通，多谐振荡器开始工作.电源电压加至IC2、IC1，KD--9561发出警笛信号，经功率开关电路TWH8751放大，推动扬声器发声报警，延迟时间到，IC3抚复位，报警声停。

6、总体电路原理图

图7总电路原理图

7、元件清单

材料

数量

NE555P

2件

晶体管

1件

TWH8751

1件

扬声器

1件

电源

1件

100uf电容

1件

220uf电容

1件

0.01uf电容

2件

0.022uf电容

1件

可变电阻器

1件

1KΩ电阻

1件

2KΩ电阻

1件

3KΩ电阻

1件

20KΩ电阻

1件

240KΩ电阻

1件

插线板

2件

焊锡、导线

若干根

元器件选择：

R1~R6选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器。

　　RP1选用膜式可变电阻器。

调整RP1的限值，可以改变单稳态触发器动作的灵敏度。

　　VT选用3DG12或C8050、S8050、3DK4型硅NPN晶体管;

　　IC1可选用TWH8751/TWH8752功率开关电路;IC2可选用KD9561或CW9561型四声模拟音效集成电路点,IC3可选用NE555或5G1555、μA555型时基集成电路。

　BL选用0.25~0.5W、8Ω的电动式扬声器。

　　电极片M用薄金属片制作，使用时将其与金属门拉手或铝合金门窗连接。

8、参考文献：

[1]康华光，陈大钦.电子技术基础数字部分（第五版），北京：

高等教育出版社，2006

[2]陈国华，电子防盗报警器电路大全，北京：

电子工业出版社，1997

[3]路而红，专用集成电路设计与电子设计自动化，北京：

清华大学出版社，2004

[4]李振声等，电工电子实验教程，北京：

科学出版社，2009

[5]潘雪峰，张燕，杨国治，高级电工实用技术，河北：

人民邮电出版社，2006

[6]李柏龄，电工与电子技术实验教程，北京：

中国建材工业出版社，2005

[7]陈友卿，TWH8751\8778功率开关集成电路原理与应用，北京：

中国电力出版社，2009

9、设计心得体会

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多新的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后终于迎刃而解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘。

遇事知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可。

课程设计诚然是一门专业课，给我很多认识上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。

同时，设计让我感触很深。

使我对抽象的理论有了具体的认识。

通过这次课程设计，我掌握了电路图的绘制；熟悉了555定时器的基本原理与应用，等等，通过不断查询资料，也了解了触摸式防盗报警器的构造及原理。

感触最深的是自己对于绘图软件的熟悉过程，从前没有接触过所以刚开始画电路图总觉得心有余而力不足，一遍一遍的尝试，终于慢慢熟悉并且完成了所需要的电路图。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到绘图，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

只有把所学的理论知识与实践应用相结合起来，理论中才能真正应用于生活，从而提高自己独立思考的能力与创新能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

此次设计让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时翻阅书籍或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！