触摸式防盗报警器.docx

1、触摸式防盗报警器X X X X大 学 课程设计报告姓 名： X X X 班 级： X X X学 号：题 目：触摸式防盗报警器设计指导老师： 绪论随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人类不断研究，不断创新纪录，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识及自身的安全保护意识在不断的增强，因而对安防措施提出了新的要求。 本设计就是为了满足安防的需要而设计的电子报警系统。 这几年随着改革开放的不断深入以及我国经济的迅猛发展，人民的生活水平有了很大的提高。各种贵重物品以及高档家电产品为越来越多的家庭所拥有，并且人们手中尤其是城市居民的积蓄数额也十分可观。因此，越来越多的家庭对财产安全问题

2、十分关心。目前，许多家庭都使用了较为安全的防盗门，如果再设计和生产一种廉价、性能灵敏可靠的防盗报警器用于居民家中，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。该报警器适用于家庭防盗，也适用于中小企业事业单位。其特点是灵敏、可靠，一触即发，可以立即报警；也可以延时1-35秒再报警，以增加报警的突然性与隐蔽性。报警时可以发出声音，提醒主人有不法分子，同时给不法分子警慑。目 录一、课程设计任务书 3二、总体方案设计 52.1总体方案分析 52.2实验原理图分析 5三、主要元器件的基本介绍 5NE555芯片引脚及功能 5四、Proteus的仿真实验 84.1 Protus的软件简介 84.2 Pr

3、otus仿真 84.3 实验调节 94.4 实验结果分析 9五、组装与调试 10六、心得体会 11参考文献 12附录一 电路原理图 13附录二 改进后电路图 13附录三 实物图 14 一、课程设计任务书一、 总要求能够独立进行小型检测模块系统方案的设计及论证，选择合理的传感器、设计必要的接口电路等，以及合理选择有关元器件及正确使用相关工具与仪器设备等，并且能结合实际调试与实验进行有关精度分析与讨论。二、 总任务针对总要求进行原理及方案论证、模块设计、接口电路设计、焊接或插接与调试、精度分析以及撰写报告等工作。三、 设计题目触摸式防盗报警器四、设计内容NE555组成的触摸报警器可以广泛的用于防盗

4、报警、危险物触摸报警等。该报警器一经触摸便能自动报警，并能一定时间后自动停报。五 设计进度或计划1、 准备及查阅资料 一天2、 方案设计及论证（总体方案） 二天3、 硬件电路设计、画图（PROTEL） 三天4、 实验室调试及结果分析 二天5、 整理报告及准备答辩 二天六 设计说明书包括的主要内容1、 封面2、 目录3、 设计任务书4、 正文（可按下列内容撰写、仅供参考）1） 序言可包括系统工作原理的介绍等。2） 方案设计及论证可按模块进行方案设计与论证； 各模块设计中应包括适当的精度分析及选型等。3） 实验或系统调试可包括实验调试工具仪器、实验结果及适当的分析等。4） 心得体会5） 主要参考文

5、献另：说明书的撰写格式应符合一定的要求，可参照华东交通大学本科生毕业论文撰写规范进行。七、考核方法考核可根据学生平时学习态度（含出勤率）20%、设计完成情况（样机）40%、图纸及说明书质量（含答辩）40%确定。6） 实验或系统调试可包括实验调试工具仪器、实验结果及适当的分析等。7） 心得体会8） 主要参考文献另：说明书的撰写格式应符合一定的要求，可参照华东交通大学本科生毕业论文撰写规范进行。七、考核方法考核可根据学生平时学习态度（含出勤率）20%、设计完成情况（样机）40%、图纸及说明书质量（含答辩）40%确定。二、总体方案设计2.1总体方案分析本设计主要是利用时基电路NE555组成的单稳态触

6、发电路设计并制作触摸式防盗报警装置。本设计将研究组成触摸式报警器的整个电路的性质和基本概况，学习触摸式传感器的本质特征。对此次设计做出概括分析，并进行改进处理，利用电路图绘制软件，重新绘制电路图，设计出PCB电路板，并通过书籍教材及网络信息查找相关资料。触摸式传感器实际上就是一个触摸式电子开关，他利用人体的电阻或杂散电信号，将触摸过程变成开关信号输出。对该报警器使用的元器件的内部构造和使用进行了分析。对各元器件在电路中的作用进行分析研究。同时在各个单元学习之后，进行了电路的绘制，本设计使用了Protel99SE软件设计电路板，并运用Proteus软件进行仿真试验。通过此次设计制作，了解触摸式防

7、盗报警器的制作过程。2.2实验原理图分析 图1 实验原理图集成电路NE555与C1、C2组成单稳态触发器，平时没有人触及金属片时，电路处于稳定状态，即NE555的（3）脚输出低电平，报警电路不工作。一旦有人触及触摸片，由于人体感应电势给NE555的（2）脚输入一个负脉冲（杂波脉冲），单稳态电路被触发翻转进入暂稳态。NE555的（3）脚由原来的低电平跳变为高电平，该高电平信号经电阻R2使Q1导通，放大器放大推动蜂鸣器发出报警声，由于单稳态电路被触发翻转的同时，电源开始经R3对C1进行充电，约经1.1R3C1时间后，单稳电路自动恢复到稳定状态，（3）脚输出变为低电平，停止报警，电路恢复到预报警状态

8、。三、主要元器件的基本介绍NE555芯片引脚及功能NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。NE555的内部功能及引脚图如下图所示： 图2 内部功能及引脚图1地 GND 2触发 3输出 4复位 5控制电压 6门限(阈值) 7放电 8电源电压Vcc 真值表如下 表1 真值表输入输出阈值输入（VI1)触发输入（VI2）复位（RD)输出（Vo)放电管TDX2Vcc/3

9、2Vcc/3XVcc/3Vcc/30111010不变导通截止导通不变NE555应用十分广泛，可装如下几种电路： 1。单稳类电路作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。 2。双稳类电路作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。 3。无稳类电路作用：方波输出 ，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。由于本次实验应用的是单稳态电路，是人工启动单稳，所以在此主要简述下此类单稳态电路。由555组成单稳态触发器的电路及其波形如3所示： （a）单稳态触发电路 （b）工作波形 图 3 单稳态触发器图3(a)为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。稳态时555电路输入

10、端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端3输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到2端。并使2端电位瞬时低于1/3Vcc，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个暂态过程，电容C开始充电，VC 按指数规律增长。当VC充电到2/3Vcc时，高电平比较器动作，比较器C1 翻转，输出V0 从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳态，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图如图3(b)所示。 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 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

11、态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位端（4脚）接地的方法来中止暂态，重新计时。四、Proteus的仿真实验4.1Protus的软件简介Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。该软件的特点是：1.实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等2.支持主流单片机系

12、统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM7系列以及各种外围芯片。3.提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51。4.具有强大的原理图绘制功能。5.PCB设计以及自动布线。革命性的特点 1.互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

13、2.仿真处理器及其外围电路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型 上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。4.2 Protus仿真一、打开Proteus的集成环境，点击文件，新建设计，根据2.2元件明细表中的元件，点击P，进入工作界面。二、在keywords中输入所找的元件名单，然后点击右下角的OK，元件被添加了。三、依次放好元件，使元件摆放美观。四、连接电路，在需要连接的元件接线处，点击左键，移动鼠标，可看到导线的出现，再在导线的另一端在另

14、一个元件的端点处点击，从而连接了电路。如下图4所示。 图4 仿真电路图4.3实验调节在Proteus环境版面中点击左下角，如图所示 点击，系统开始运行，如有出错，则系统将报错，点击报错处，查找出错原因，予以改正，当蜂鸣器响时，此时调试已经成功。4.4实验结果分析输入信号vi为1mv，5KHZ的正弦波，调节RV1使三极管工作在放大状态。（1）、用模拟图表观察Vi ，Vo的波形。如图5: 图5 Vi ，Vo的波形 （2）用示波器仿真的波形 图6 示波器仿真的波形 五、组装与调试本次实验由于电路设计比较简单，原理清楚明了，在分析电路模块是比较简单。在经过前面几个阶段的设计后，NE555触摸报警器各个

15、模块已经设计完毕，根据总体设计时的方案框图，将各个子电路组合起来，加入信号，对电路进行总体测试。组装好电路之后，在接入电源之后，本应该是要实现：没有触摸金属片时，LED亮且蜂鸣器不响，用手触摸金属片之后电路可以使得蜂鸣器正常响应，调整正变电阻的阻值的大小就能够获得不同的报警时间。报警与恢复预报状态所用时间T=1.1R3*C1。但是在接好电路之后，没有触摸金属片之时正好是相反的：LED不亮，蜂鸣器响个不停，仔细检查电路接线发现电路没有任何问题，再用万用表检查555芯片的引脚输出电压时，也是没有任何问题的，示波器检查555的波形输出也是没有问题，一气之下我就没有再管了。第二天过去实验室我又接了一次

16、，这次正常工作了，完成了实验的要求，我想了一下估计是电源的问题。在最初的方案设计中，本想用另外一个方案，利用门电路产生脉冲就是在发声电路部分用音响集成电路接一个三极管放大电路后接入报警器，通过接入相对应的引脚可发出不同声音。改装后的电路图见附录图2。它的工作原理是：A1中与非门I和组成了单稳态触发器，A2与R2、B组成了模拟音响发生器。平时，与非门输出高电平，经与非门接成的反相器后变为低电平，所以A2无电不工作，整机静态电流仅几个A。当人体碰到触摸电极M时，人体从周围空间感应到的杂波信号经VD整流在与非门I的一个输入端a获得负脉冲信号，使单稳态电路翻转进入暂态，与非门的输出端突变为低电平，经与

17、非门反相后输出高电平，使A2得电工作，B即发出“呜一呜一”警报声。当暂态时间一过，单稳态电路恢复稳态，A2就停止工作，警报声消失。 暂态时间由RICI时间常数决定，约20s左右。即每触摸一次M，B发警报声20s左右；再次触碰，再次发声。如要延长暂态（报警）时间，可加大R1或C1；反之应减小R1或C1数值。整个报警电路焊装在一个绝缘小盒内。触摸电极M实则是门锁或需要保护物品的金属部分，它必须与大地保持良好绝缘。M与报警器间的连接导线不宜过长、且一定要采用单芯金属屏蔽线，其外编织套接电源负极，以避免电路受外界杂波信号干扰而产生误报警。六、心得体会本次实验距上个学期微电子实习之后的一个相关性实验，由

18、于这次是时间比较的短，另外一个就是有一个人自己做，而且在选题目之前一些感兴趣的题目都被选走，所以我就自己选择了一个题目。怎么说呢，发现自己今年没有去年那么能够认真的对待这个课设了，也没有那么积极了。去年和搭档在实验室整整的呆了三个礼拜，而这次自己呆的时间却不是很长。感觉真的是缺少了什么东西似的，老是觉得自己的项目太简单了，没什么意思，但是难的自己又不想去搞，怕自己做不出来，惰性就产生了。但是总的来说还是不错，至少每天都能够去实验室走一趟，看看其他同学的方案和实物图，也学到了不少的东西。特别是前几天看他们好几组为电子大赛做的通宵，真的是特别的辛苦，特别的佩服他们。这次课设，总的来说比上个学期多学

19、到了一些东西：首先就是加深了对NE555芯片的掌握，上个学习我们制作数字电子计时器时本来是要用555产生1Hz的秒脉冲的，但是由于上个学习中电路涉及的元器件太多，电路较为复杂，我们没有使用555而是直接用晶振分频之后产生1Hz的脉冲。在这次实验中，由于电路设计要求的主体是用NE55结成一个单稳态触发电路，通过查阅大二的电工学这本书，掌握了它的接法并且知道了它的电路的工作原理。其次，在这次连接电路之前，我学习了用protus先对电路原理图进行仿真以确立它的正确可行性，第一次用protus许多的元器件都找不到，后面通过查找资料以及同学的知道，我终于能够基本掌握它的用法了。在仿真能够实现功能之后，确

20、定了方案的无误才开始连电路。我想这种方法以后可以在做下一个课设或是毕业课设时可以用到，可以省去后面的许多不必要的麻烦。最后，我想说的就是这可能是我在曹老师您的手下的最后一个课设，真的有点不舍，当初还想在大四的毕业的时候能够在你的带领下面做课设，看样子可能没有机会了，很遗憾啊。说些别的（不管老曹允许不允许），想想自己大学三年的生涯结束了，大四的一走，我们变成了老大，但是我却觉得自己没有一点像大四学生的样子。晚上敲着字，撑着脑袋想起了大一时候的跟着父亲在表哥的的带领下，充满陌生而又好奇的东张西望的看着学校的风景；想起第一节大学课发现是好几个班一起上课 ，觉得特别的惊喜太有劲了；想起第一次见到曹老师

21、您是还是在专业介绍上面，当时听得是多么的认真觉得自己以后的前途一片大好风光（呵呵，现在我也还这样坚信着）；又想起上个学期单片机课还有这个学期的测控电路、测控仪器设计的课上曹老师的夸张的表情，还有不是的说出了个冷笑话（其实就您一个人在笑，下面我们都没有笑，哈哈）；还想到去年的微电子实习，的确是应了那句话“珍爱生命、远离223”，想到的东西太多了。但总之我想归纳为就是怀念大学前三年的生活、期待我们的大四；怀念曹老师您给我上的每一节课，您的课是要求最严格的，我认为也是我学的最多的一堂课，不管是学习上还是对待自己的未来的态度上面，给我的启发很大，真的谢谢老师。最后祝老师国外学习生活快乐、工作顺利。参考文献1秦曾煌.电工学（第六版）下册电子技术 M.北京：高等教育出版社，20062黄继昌.实用报警电路M.北京：人民邮电出版社，20053黄智伟.电子电路计算机仿真设计与分析M.北京：电子工业出版社，2005 附录一 电路原理图附录二 改进后电路图附录三 实物图不鸣叫未触摸金属片灯亮接通电源未触摸金属片灯不亮触摸金属片鸣叫 接通电源触摸金属片