基于555定時(shí)器的防盜報(bào)警設(shè)計(jì)

1、 基于555定時(shí)器的防盜報(bào)警器的課程設(shè)計(jì)報(bào)告1.1 設(shè)計(jì)背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各城市的交通日漸增多，需要相當(dāng)量的交通工具，其中以中、輕型汽車，私家車見多，而汽車防盜報(bào)警器是每一輛車所必需的。本次設(shè)計(jì)的目的是要設(shè)計(jì)一種能夠適應(yīng)廣大汽車，私家車等等的汽車防盜報(bào)警器1.2 設(shè)計(jì)概述 本設(shè)計(jì)是用了三部分相對(duì)獨(dú)立的分立元件共同組成的汽車防盜報(bào)警器。第一部分為觸發(fā)器，當(dāng)有人盜車時(shí)，引發(fā)觸發(fā)信號(hào)，使報(bào)警器報(bào)警，2N6660型號(hào)的場(chǎng)管構(gòu)成共柵極電路使之產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)；第二部分由555集成器件構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其作用是控制報(bào)警的時(shí)間，通過改變電阻的大小調(diào)整報(bào)警時(shí)間的長(zhǎng)短；第三部分是由555構(gòu)成的多諧波振蕩器，其作

2、用是控制報(bào)警信號(hào)的頻率，同樣通過調(diào)整電阻的大小從而控制報(bào)警頻率的范圍1.2.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警時(shí)間長(zhǎng)短、高低均可調(diào)整，且電路簡(jiǎn)單，工作可靠的汽車防盜報(bào)警器?；竟δ埽寒?dāng)有人盜車時(shí)，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。報(bào)警器具有報(bào)警聲的時(shí)間長(zhǎng)短，頻率的高低均可調(diào)節(jié)功能。發(fā)揮部分：報(bào)警器的觸發(fā)部分是獨(dú)立的分立元件，所以可以設(shè)計(jì)多個(gè)觸發(fā)器，在需要堅(jiān)實(shí)的地方安裝觸發(fā)器，以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸發(fā)的功能。1.2.2技術(shù)路線要實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)，就應(yīng)把整個(gè)電路分為幾大模塊。分別是觸發(fā)模塊，時(shí)間控制模塊，品路控制模塊。先通過對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試之后再將其組合起來(lái)進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。1.2.3實(shí)施計(jì)劃首先就是要理清實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的框圖，在總體框

3、圖的指導(dǎo)下，作出具體的電路圖，由要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，計(jì)算出各個(gè)電路元件的值，并逐一對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行選擇。最后用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真操作，調(diào)試軟件，并對(duì)照出的設(shè)計(jì)有誤的地方進(jìn)行必要的修正，確保設(shè)計(jì)的正確。1.2.4必備條件要實(shí)現(xiàn)該電路的設(shè)計(jì)，首要的就是要制定出設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)框圖，并在老師的指導(dǎo)和參照資料的條件下作出具體電路圖，選定實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的各種元器件。另外，還應(yīng)由必要的軟件幫助設(shè)計(jì)的完成。 2 總體方案設(shè)計(jì)對(duì)同一種目的的實(shí)現(xiàn)，可以用不同的方案，下面就著重介紹以下兩種方案對(duì)同一目的的實(shí)現(xiàn)方法。并比較兩種方案的優(yōu)劣。2.1 方案比較2.1.1 方案一系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。觸發(fā)電路放大電路報(bào)警信號(hào)對(duì)

4、報(bào)警信號(hào)的時(shí)間控制對(duì)報(bào)警信號(hào)的頻率控制報(bào)警發(fā)聲器圖2.1 方案一的系統(tǒng)框圖工作原理簡(jiǎn)述：當(dāng)有人盜車時(shí)，觸發(fā)電路的觸發(fā)電路部分，產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過場(chǎng)管進(jìn)行放大并且經(jīng)信號(hào)輸出，再由時(shí)間控制部分，頻率控制部分來(lái)決定報(bào)警時(shí)間的長(zhǎng)短，報(bào)警頻率的高低，再將最終輸出信號(hào)傳送到報(bào)警發(fā)聲器，達(dá)到報(bào)警的效果。2.1.2方案二系統(tǒng)框圖如圖2.2所示。開關(guān)觸發(fā)超低型無(wú)穩(wěn)態(tài)振蕩器語(yǔ)音互補(bǔ)型振蕩器共同起振產(chǎn)生并輸出報(bào)警信號(hào)報(bào)警發(fā)生裝置圖2.2 方案二的系統(tǒng)框圖工作原理簡(jiǎn)述：有人盜車時(shí)，觸發(fā)開關(guān)，使得由兩個(gè)三極管構(gòu)成的語(yǔ)音互補(bǔ)型振蕩器，超低型無(wú)穩(wěn)態(tài)振蕩器，均進(jìn)入工作狀態(tài)，產(chǎn)生高低交錯(cuò)的電平，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)并將其傳送

5、到報(bào)警發(fā)聲器，達(dá)到報(bào)警效果。2.2 方案論證表2.1方案一、二論證分析方案一優(yōu)點(diǎn)報(bào)警時(shí)間，報(bào)警頻率可調(diào)，性能可靠，方便實(shí)用。此報(bào)警器的制造成本比較低，成品價(jià)格相對(duì)實(shí)惠。缺點(diǎn)觸發(fā)電路需要在做改進(jìn)，以便于在實(shí)際中的運(yùn)用。方案二優(yōu)點(diǎn)電路制作也比較容易，使用效果好，平時(shí)不耗電，缺點(diǎn)防盜細(xì)銅絲容易被拉斷，引起錯(cuò)誤報(bào)警2.3 方案選擇方案一的原理簡(jiǎn)單，所用555集成器件和2N6660場(chǎng)管，性能可靠，都比較經(jīng)濟(jì)，方便實(shí)用。成品價(jià)格相對(duì)實(shí)惠，且性價(jià)比高，在實(shí)際運(yùn)用中消費(fèi)人群廣，便于普及，市場(chǎng)潛力相當(dāng)可觀。經(jīng)過綜合考慮，最終選擇了方案一。 3 單元模塊設(shè)計(jì)本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理

6、、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說(shuō)明。3.1 報(bào)警電路組成表模塊作用觸發(fā)部分產(chǎn)生并輸出報(bào)警信號(hào)時(shí)間控制部分控制報(bào)警時(shí)間的長(zhǎng)短頻率控制部分控制報(bào)警頻率的高低3.1.1 觸發(fā)模塊設(shè)計(jì) 報(bào)警器的電路原理圖的觸發(fā)部分如圖所示：場(chǎng)效應(yīng)晶體管2N6660組成一級(jí)電壓放大器，通過可調(diào)電阻RV1調(diào)節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大器的柵極偏壓來(lái)調(diào)節(jié)電壓放大器的增益。由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大器具有很高的電壓增益，因此用一級(jí)放大器就可滿足電路的要求。壓電陶瓷聲傳感器被聲波激發(fā)后輸出脈沖電信號(hào)，并經(jīng)過2N6660放大后由漏極3輸出，通過禍合電容器C3去觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)

7、器 3.1.2時(shí)間控制部分模塊設(shè)計(jì)由555時(shí)基集成電路與R4、RV3、C2組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，受低電平或脈沖下降沿的觸發(fā)而翻轉(zhuǎn)。平時(shí)，555時(shí)基集成電路的3腳輸出低電平。當(dāng)壓電陶瓷聲傳感器受到觸發(fā)后輸出脈沖信號(hào)并經(jīng)場(chǎng)管放大后由漏極3輸出時(shí)，輸出脈沖的下降沿將單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)并使其翻轉(zhuǎn)，3腳輸出高電平。555時(shí)基集成電路3腳翻轉(zhuǎn)后，電路進(jìn)人暫穩(wěn)態(tài)，電源通過R4向C1充電，充電時(shí)間約2min。2min后，C2充電電壓升高到6腳的闌值電平，觸發(fā)器自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，3腳恢復(fù)低電平，電路進(jìn)人穩(wěn)態(tài)。而單穩(wěn)態(tài)輸出的控制時(shí)間長(zhǎng)短的信號(hào)由電阻，電容R4、RV3、C2共同決定，其公式為： （3-1）其中R即是R4與RV3之

8、和，C即是C4。在本設(shè)計(jì)中RV3為可調(diào)電阻，范圍是0-91K所以電阻和的范圍是91-182K，而電容是100uF,根據(jù)公式有：即是：報(bào)警時(shí)即是：報(bào)警時(shí)間控制在10到20秒之間。 間控制在10到20 3.1.3頻率控制部分模塊設(shè)計(jì)報(bào)警器的聲發(fā)頻率電路是一個(gè)由555時(shí)基集成電路組成的多諧振蕩器，受總復(fù)位端4腳的控制而工作。平時(shí)，由于555時(shí)基集成電路的3腳輸出低電平，振蕩器不工作；當(dāng)555時(shí)基集成電路的3腳輸出高電平時(shí)，振蕩器開始工作，發(fā)出報(bào)警聲。而多諧振蕩器的振蕩頻率由R5, R6，RV2與C4的數(shù)值決定。調(diào)整RV2的數(shù)值，可得到所需要的振蕩頻率和報(bào)警聲。而決定頻率的公式如下： （ 3-2）在本

9、設(shè)計(jì)中，根據(jù)公式計(jì)算可以得到頻率的取值范圍是2381Hz到3571Hz之間。3.2 電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇電路元器件選擇：場(chǎng)效應(yīng)晶體管選用VT66或V40AT場(chǎng)效應(yīng)晶體管，由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大器具有很高的電壓增益，因此用一級(jí)放大器就可滿足電路的要求。壓電陶瓷聲傳感器B選用27mm的壓電陶瓷片，如F1-27、HTD27A-1等型號(hào)，其參數(shù)與設(shè)計(jì)本身的要求就比較合適。555時(shí)基集成電路可選用NE555或LM555時(shí)基集成電路，以為此集成電路性內(nèi)容能夠可靠，容易制作，價(jià)格相對(duì)便宜，且參數(shù)業(yè)余本設(shè)計(jì)的要求相吻合。電路參數(shù)的計(jì)算：時(shí)間的計(jì)算： （3-3） 頻率的計(jì)算： （3-4）上極限時(shí)下極限時(shí)3

10、.3 特殊器件介紹3.6.1 555定時(shí)器圖3555管腳圖555為一8腳封裝的器件，其各引腳的名稱和作用如下：1腳GND,接地腳； 2腳TL,低電平觸發(fā)端；3腳Q,電路的輸出端；4腳/RD,復(fù)位端，低電平有效；5腳V_C,電壓控制端；6腳TH,高觸發(fā)端；7腳DIS，放電端；8腳VCC,正電源端，其電壓范圍為：516V。555組件接上適當(dāng)R、C定時(shí)元件和連線，可構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等電路。在外加輸入信號(hào)的作用下，NE555的功能如表22所示，其中X表示任意態(tài)。輸入輸出THTL/RDQ放電管狀態(tài)XX00導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC10導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC1保持不變保持

11、不變2/3VCC1/3VCC10導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC11截止表32 NE555功能表555定時(shí)器具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1.只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 3.其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 4.它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。 5 系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)仿真總圖詳見附錄所示。5.2系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置在系統(tǒng)調(diào)試之前，我們需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如表5.1和5.2所示。表5.

12、1 元件參數(shù)表序號(hào)編號(hào)參數(shù)1R1100K2R225K3R356K4R491K5R52K6R61K7Rv191K8Rv21K9C110uF10C2100uF11C40.1uF12C80.056uF表5.2 元件參數(shù)表元件型號(hào)數(shù)量報(bào)警揚(yáng)聲器YD57一2型等801滑動(dòng)變阻器POT-HG2電阻()9c06031A910FKHFT6場(chǎng)管VT66或V40AT1電容器耐壓值為l6V的鋁電解電容器5定時(shí)器NE5552直流電源9V2壓電陶瓷聲傳感器F1-27、HTD27A-1等型號(hào)1示波器OSCILLOSCOPE15.3功能調(diào)試通過幾天的的理論設(shè)計(jì), 為了驗(yàn)證對(duì)理論應(yīng)用的正確性，選用Protues進(jìn)行仿真，驗(yàn)證

13、所設(shè)計(jì)的電路能否實(shí)現(xiàn)報(bào)警器的功能，以及報(bào)警時(shí)間頻率的可調(diào)節(jié)性。5.2.1 防盜報(bào)警電路5.2.1.1 調(diào)試目的測(cè)試電路能否實(shí)現(xiàn)報(bào)警器的功能，以及報(bào)警時(shí)間頻率的可調(diào)節(jié)性。5.2.1.2觸發(fā)電路調(diào)試 觸發(fā)電路如圖5.1所示：圖5.1 觸發(fā)電路 圖a 圖b圖5.2 均為觸發(fā)測(cè)試波形圖圖5.2均為觸發(fā)部分的測(cè)試波形，右側(cè)是可知，在受到外界出發(fā)時(shí)，能產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)圖a所示，在參數(shù)設(shè)定的時(shí)間后，觸發(fā)信號(hào)消失，波形為圖b所示，也就是在參數(shù)控制的時(shí)間內(nèi)，報(bào)警信號(hào)會(huì)停止。5.2.1.3 時(shí)間控制部分電路調(diào)試時(shí)間控制部分電路如圖5.3所示：圖5.3 時(shí)間控制部分電路圖5.4 時(shí)間測(cè)試波形圖由時(shí)間測(cè)試波形圖可知，當(dāng)接

14、收到觸發(fā)部分的報(bào)警信號(hào)后，在設(shè)定的參數(shù)下，經(jīng)過設(shè)定的時(shí)間，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)，使報(bào)警停下，從而達(dá)到控制時(shí)間的目的。5.2.1.4頻率間控制部分電路調(diào)試頻率間控制部分電路如圖5.4所示圖5.4 頻率間控制部分電路圖5.4 時(shí)間測(cè)試波形圖由頻率測(cè)試波形可知，當(dāng)接收到觸發(fā)信號(hào)后，產(chǎn)生交錯(cuò)的高低電平，其頻率的控制有參數(shù)的設(shè)定來(lái)決定，通過改變參數(shù)即可控制頻率的范圍。5.4 調(diào)試結(jié)果分析5.3.1 調(diào)試電路已實(shí)現(xiàn)的功能通過先分步調(diào)試后整體調(diào)試的方法，本設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)了報(bào)警時(shí)間頻率均可調(diào)節(jié)控制的報(bào)警器。5.3.2 調(diào)試中遇到的問題和此電路的不足在調(diào)試的過程中遇到了許多的問題，比如說(shuō)各個(gè)參數(shù)的計(jì)算，對(duì)電路圖的修改

15、，對(duì)事件頻率控制參數(shù)的計(jì)算設(shè)定等等，在經(jīng)過多次調(diào)試之后，最終達(dá)到了預(yù)期的效果。 6系統(tǒng)功能指標(biāo)參數(shù)本節(jié)主要介紹時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的電路。6.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 此報(bào)警器的用途比較廣泛，可以實(shí)現(xiàn)汽車防盜報(bào)警，其觸發(fā)的部分為分立元件，所以可以在汽車不同的位置設(shè)置此觸發(fā)部分，以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸發(fā)，增強(qiáng)了此報(bào)警器的適用范圍，在實(shí)際運(yùn)用中，經(jīng)過一定的改造，還可用于不同方面的報(bào)警，例如果園防盜報(bào)警，水溫盜報(bào)警，貴重物品防盜報(bào)警等等。6.2 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試對(duì)于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的參數(shù)測(cè)試，總共分兩步。第一步就是將自己設(shè)計(jì)的電路用軟件protel作出具體的線路圖，用protel自帶的檢測(cè)功能檢測(cè)線路是否連接有誤，直到修改線路至無(wú)

16、誤為止。第二步就是將我們的電路的各部分分開進(jìn)行仿真。對(duì)此部分仿真可用到仿真軟件proteus。在對(duì)每個(gè)部分仿真達(dá)到正確結(jié)果后，然后將各個(gè)模塊連接起來(lái)進(jìn)行整體測(cè)試。經(jīng)過仿真證明我設(shè)計(jì)的八路搶答器電路工作正常。6.3 系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析通過前面的參數(shù)計(jì)算和仿真的如系統(tǒng)各元件的參數(shù)表如表6.1所示。表6.1 元件參數(shù)表元件型號(hào)數(shù)量報(bào)警揚(yáng)聲器YD57一2型等801滑動(dòng)變阻器POT-HG2電阻()9c06031A910FKHFT6場(chǎng)管VT66或V40AT1電容器耐壓值為l6V的鋁電解電容器5定時(shí)器NE5552直流電源9V2壓電陶瓷聲傳感器F1-27、HTD27A-1等型號(hào)1示波器OSCILLOSCO

17、PE17 結(jié)論經(jīng)過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐說(shuō)明方案是可行的，此汽車防盜報(bào)警器的性能比較可靠，用的元件比較實(shí)惠，容易制作，在使用中，其報(bào)警時(shí)間，報(bào)警頻率均可比較方便的進(jìn)行控制，且比較容易被大眾人群所認(rèn)可和消費(fèi)，是一款性價(jià)比比較高的汽車防盜報(bào)警器。當(dāng)然此防盜報(bào)警器也存在一些不足的地方，這個(gè)需要在使用過程中根據(jù)不同的情況，不同的車型，不同的用途，做一些比較有針對(duì)性的進(jìn)行改進(jìn)，比如說(shuō)觸發(fā)裝置如何設(shè)計(jì)才能更加隱蔽，觸發(fā)更加靈敏。隨著科技的進(jìn)步，新的設(shè)計(jì)，新的改進(jìn)方案一定會(huì)使得此報(bào)警器的性能越來(lái)越高。8 設(shè)計(jì)總結(jié)8.1 設(shè)計(jì)的收獲體會(huì) 汽車防盜報(bào)警器是基于一個(gè)場(chǎng)管作為信號(hào)觸發(fā)裝置，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多謝波振蕩器組合而成

18、的汽車防盜報(bào)警器。它主要是由場(chǎng)管構(gòu)成一個(gè)共柵極觸發(fā)裝置，在有人盜車的時(shí)候引發(fā)觸發(fā)裝置，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)；此信號(hào)的經(jīng)過一個(gè)由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器對(duì)其報(bào)警時(shí)間進(jìn)行控制，利用一個(gè)電容和一個(gè)滑動(dòng)變阻器，通過改變電阻的大小可以對(duì)時(shí)間的長(zhǎng)短進(jìn)行控制。在經(jīng)過一個(gè)由555構(gòu)成的多諧波振蕩器對(duì)報(bào)警信號(hào)的頻率進(jìn)行控制，通過一個(gè)定值電阻，一個(gè)滑動(dòng)變阻器以及一個(gè)電容，改變滑動(dòng)變阻器的值進(jìn)而控制報(bào)警頻率的高低，由此共同構(gòu)成一個(gè)對(duì)報(bào)警信號(hào)的頻率，時(shí)間都能進(jìn)行控制的汽車防盜報(bào)警器。本報(bào)警器最大的特點(diǎn)就是電路簡(jiǎn)單，報(bào)警時(shí)間，報(bào)警頻率可調(diào)，性能可靠，方便實(shí)用。此報(bào)警器的制造成本比較低，成品價(jià)格相對(duì)實(shí)惠，上面已經(jīng)作了詳細(xì)的介紹。這些都是一些比較基本的電路，較容易被人掌握和認(rèn)識(shí)，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)也比較容易完成認(rèn)識(shí)以及制作過程。而且此報(bào)警器的功耗比較低