雙路防盜報警器(單片機(jī)設(shè)計)

1、23 編 號： 審定成績： xxxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目：雙路防盜報警器(單片機(jī)設(shè)計)學(xué) 院 名 稱 ：計算機(jī)學(xué)院學(xué) 生 姓 名 ：x x專 業(yè) ：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班 級 ：學(xué) 號 ：指 導(dǎo) 教 師 ：x x x答辯組 負(fù)責(zé)人 ：填表時間： 2010 年 5 月xxxx大學(xué)教務(wù)處 畢業(yè)論文要求設(shè)計（論文）題目雙路防盜報警器主要研究內(nèi)容本文介紹的是一種簡易的雙路防盜報警器，它主要有電源穩(wěn)壓部分、延時觸發(fā)器、報警聲單元、警燈驅(qū)動單元幾部分組成，發(fā)生盜情時，可以立即報警，也可以延時135秒再報警，同時有兩個警燈交替閃亮，并有警車的報警聲發(fā)生，增加了對犯罪分子的威懾氣氛.該報警器適用于

2、家庭防盜，也適用于中小企事業(yè)單位.主要技術(shù)指標(biāo)或研究目標(biāo)主要用于家庭及中小企事業(yè)單位的安全防護(hù)，保證人們的財產(chǎn)及個人利益不受損失?；疽笤O(shè)計一個雙路防盜報警器，當(dāng)常閉開關(guān)1（實際中是安裝在窗與窗框、門與門框的緊貼面上的導(dǎo)電銅片）發(fā)生盜情時，k1打開，要求延時113s發(fā)生報警。當(dāng)常開開關(guān)k2發(fā)生盜情而閉合時，應(yīng)立即報警。2發(fā)生報警時，有兩個警燈交替閃亮，周期為12s，并有警車的報警聲發(fā)生，頻率為f=1.51.8khz.3選擇電路元、器件。4安裝調(diào)試，并寫出設(shè)計總結(jié)報告主要參考資料及文獻(xiàn)楊志忠數(shù)字電子技術(shù)，第版北京高等教育出版社，2003胡宴如模擬電子技術(shù)，北京高等教育出版社，2000虛擬電子實

3、驗室electronicsworkbench 路而紅等編著，北京人民郵電出版社2001張龍興電子技術(shù)基礎(chǔ)第一版北京高等教育社陳鴻茂、于洪珍、韓瑞祧、劉鈺編常用電子元器件簡明手冊中國礦業(yè)大學(xué)出版社雙路防盜報警器摘要本文介紹的是一種簡易的雙路防盜報警器，它主要有電源穩(wěn)壓部分、延時觸發(fā)器、報警聲單元、警燈驅(qū)動單元幾部分組成，發(fā)生盜情時，可以立即報警，也可以延時135秒再報警，同時有兩個警燈交替閃亮，并有警車的報警聲發(fā)生，增加了對犯罪分子的威懾氣氛.該報警器適用于家庭防盜，也適用于中小企事業(yè)單位.關(guān)鍵詞：555定時器、基本rs觸發(fā)器、延時電路、報警電路、警燈驅(qū)動電路 dual burglar alar

4、mabstractthis paper presents a summary of the dual alarm, which will mainly supply voltage regulator, trigger delay, alarm module is composed of several modules driving lights, a lot of feelings occur, we can report to the police immediately, alarm can delay surgery the follow-seconds, while the two

5、 alternate flashing lights and police cars sound the alarm, increase the deterrent to criminals atmosphere, the anti-theft alarm in the family, also used in sme units. keywords : 555 timer, the basic rs flip-flop, flip-flop delay, the alarm circuit lights, driving circuit 目錄第一章緒 論。61.1 前言。61.2 設(shè)計任務(wù)與

6、要求。6第二章 設(shè)計方案論證及方塊圖。7第三章 電路組成及工作原理。73. 1 電源穩(wěn)壓器。73.2 延時觸發(fā)器。8 3.2.1與非門電路。8 3.2.1基本rs觸發(fā)器（與非門）。9 3.2.3延時觸發(fā)器工作原理。113.3 報警聲發(fā)生單元。123.3.1用555定時器組成的多諧振蕩器。143.3.2復(fù)合管。153.3.3報警聲發(fā)生單元工作原理。153.4 警燈驅(qū)動單元。163.4.1工作原理。163.4.2總電路圖。17第四章 電路元器件選擇與計算。184.1元器件選擇。184.2計算。18第五章 安裝與調(diào)試。195.1基本rs觸發(fā)器。195.2 555多諧振蕩器。20致謝參 考 文 獻(xiàn)第一

7、章緒 論11 前言人類社會進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)獲得了空前的發(fā)展。當(dāng)今，由于電子計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)的進(jìn)步，使人們在空間和時間上的距離都大大地縮短了?，F(xiàn)在，大家坐在家里便可以了解發(fā)生在世界各地的事情，通過電視屏幕就可以看到大洋彼岸進(jìn)行的國際體育比賽，或千里之外的親人“面對面”交談。查閱資料可以不去圖書館，訂票購物都可以在家里進(jìn)行。無紙辦公，在家上班也變得輕而易舉。從琳瑯滿目，功能紛呈的家用電器到工廠自動化控制生產(chǎn)過程，從宇宙航行到水下機(jī)器人作業(yè)，從電報電話到光纖通信，所有這一切都向人們顯示信息時代繁花似錦的動人景象。近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)

8、品和貴重物品為許多家庭所擁有，并且人們手中特別是城市居民的積蓄也十分可觀。因此，越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分關(guān)心。目前，許多家庭使用了較為安全的防盜門，如果再設(shè)計和生產(chǎn)一種價廉、性能靈敏可靠的防盜報警器用于居民家中，必將在防盜和保證財產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。為此，提出“雙路防盜報警器”的設(shè)計任務(wù)。該報警器適用于家庭防警、也適用于中小企事業(yè)單位。其特點(diǎn)是靈敏、可靠，一經(jīng)觸發(fā)，可以立即報警；也可以延時13（秒）再報警，以增加報警的突然性與隱蔽性。報警時可以發(fā)出類似公安警車的報警聲之外，兩只警燈還可同時交替閃亮，增加了對犯罪分子的威懾氣氛。1.2 設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計一個雙路防盜報警器，

9、當(dāng)常閉開關(guān)1（實際中是安裝在窗與窗框、門與門框的緊貼面上的導(dǎo)電銅片）發(fā)生盜情時，k1打開，要求延時113s發(fā)生報警。當(dāng)常開開關(guān)k2發(fā)生盜情而閉合時，應(yīng)立即報警。2發(fā)生報警時，有兩個警燈交替閃亮，周期為12s，并有警車的報警聲發(fā)生，頻率為f=1.51.8khz.3選擇電路元、器件。4安裝調(diào)試，并寫出設(shè)計總結(jié)報告第二章 設(shè)計方案論證及方塊圖目前市售的防盜報警器有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、價格貴，多適用于企事業(yè)單位用。而一些簡易便宜的報警器其性能又不十分理想，可靠性差。綜合各種報警器的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)本設(shè)計要求及性能指標(biāo)，兼顧可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等各種因素，確定雙路防盜報警方要組成部分的方塊圖如圖21所示

10、。它由電源穩(wěn)壓部分、延時觸發(fā)器、報警聲發(fā)生單元和警燈驅(qū)動單元四部分組成。延時觸發(fā)器報警聲發(fā)生單元警燈驅(qū)動單元電源穩(wěn)壓部分圖21 雙路防盜報警器方框圖第三章 電路組成及工作原理3.1電源穩(wěn)壓器我國，一般家用電器在設(shè)計時，都以220伏電壓為標(biāo)準(zhǔn)，高于或低于220伏，會對家用電器產(chǎn)生影響，甚至?xí)龤Ъ矣秒娖?。家用穩(wěn)壓器，就是調(diào)節(jié)過高或過低電壓，使通過穩(wěn)壓調(diào)整后的電壓維持在220伏，以保證家用電器的正常工作。本文介紹的是一種簡單的家用防盜報警電路，因此電源穩(wěn)壓部分不須太過復(fù)雜，它主要用的是干電池，也就是10伏左右的電源電壓，為人們制造提供了十分便利的條件。3.2 延時觸發(fā)器其主要功能為延時觸發(fā)器和即時

11、觸發(fā)，該部分電路主要有k1常閉開關(guān)（延時觸發(fā)開關(guān)），k2常開開關(guān)（既觸發(fā)開關(guān)），與非門g1g3，二極管d1與d2,電容c1與c2和電阻r1r4及電位器rw組成。a點(diǎn)輸出與其它兩路節(jié)點(diǎn)相連。其電路如圖3.2.1所示.圖3.2.1延時觸發(fā)器電路圖3.2.1 與非門電路 圖3.2.2(a)所示為與非門電路，圖（b）為其邏輯符號。它是在二極管與門的輸入端級聯(lián)一個非門組成的。它的邏輯功能是依靠與門的輸入信號和控制非門的工作來實現(xiàn)的。與非門的真值表如表3.2.3所示，由該表可看出與非門的邏輯功能為：當(dāng)輸入a、b中有低電平0時，輸出y為高電平1；只有當(dāng)輸入a、b都為高電平時，輸出y才為低電平。其輸出邏輯表達(dá)

12、式為:圖3.2.2 與非門電路及其邏輯符號（a）電路圖 （b）邏輯符號表3.2.3 與非門真值表輸入輸出a by0 010 111 011 103.2.2 基本rs觸發(fā)器（與非門）1、 電路結(jié)構(gòu)基本rs觸發(fā)器可由兩個“與非”門交叉連接而成，如下圖所示。圖（a）為電路圖，圖（b）為其邏輯符號，它們上面的非號表示低電平有效，在邏輯符號中用小圓圈表示。q與是基本觸發(fā)器的輸出端，兩者的邏輯狀態(tài)在正常條件下能保持相反。這種觸發(fā)器有兩種穩(wěn)定狀態(tài)：一個狀態(tài)是q=1，=0，稱為置位狀態(tài)（“1”態(tài)）；另一個狀態(tài)是q=0，=1，稱為復(fù)位狀態(tài)（“0”態(tài)）。相應(yīng)的輸入端分別稱為直接置位端或直接置“1”端（）和直接復(fù)位

13、端“0”端（）。圖3.2.4 基本rs觸發(fā)器（a）電路圖 (b)邏輯符號基本rs真值表2、基本rs觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系。 1）=1，=0 所謂=1，就是將端保持高電位；而=0，就是在端加一個負(fù)脈沖。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為“1”態(tài)，即q=1，=0。這時“與非”門g2有一個輸入端為“0”，其輸出端變?yōu)椤?”；而“與非”門g1的兩個輸入端全為“1”，其輸出端q變?yōu)椤?”。因此，在端加負(fù)脈沖后，觸發(fā)器就由“1”態(tài)翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)。如果它的初始態(tài)為“0”態(tài)，觸發(fā)器仍保持“0”態(tài)不變。 2）=0， =1 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為“0”態(tài)，即q=0，=1。這是“與非”門g1有一個輸入端為“0”，其輸出端q變?yōu)?/p>

14、“1”；而“與非”門g2的兩個輸入端全為“1”，其輸出端變?yōu)椤?”。因此，在端加負(fù)脈沖后，觸發(fā)器就由“0”態(tài)翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)。如果它的初始狀態(tài)為“1”態(tài)，觸發(fā)器人保持“1”太不變。 3）=1， =1 假如在（1）中由“0”變?yōu)椤?”（即除去負(fù)脈沖），或在（2）中由“0”變?yōu)椤?”，這樣，=1，則觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。這就是它具有存儲或記憶功能。 4）=0， =0 當(dāng)端和端同時加負(fù)脈沖時，兩個“與非”門輸出端都為“1”，這就達(dá)不到q與的狀態(tài)應(yīng)該相反的邏輯要求。但當(dāng)負(fù)脈沖除去后，觸發(fā)器將由各種偶然因素決定其最終狀態(tài)。因此這種情況在使用中應(yīng)該禁止出現(xiàn)?？芍?，基本rs觸發(fā)其由兩個穩(wěn)定狀態(tài)，它可以直接置位

15、或復(fù)位，并具有存儲或記憶的功能。在直接置位端加負(fù)脈沖（=0）即可置位，在直接復(fù)位端加負(fù)脈沖（=0）即可復(fù)位。負(fù)脈沖除去以后，直接置位端和復(fù)位端都處于“1”態(tài)高電平（平時固定接高電平），此時觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，實現(xiàn)存儲或記憶功能。但是復(fù)脈沖不可同時加在直接置位端和直接復(fù)位端。3.2.3延時觸發(fā)器工作原理 正常情況下即是無盜情發(fā)生時，延時開關(guān)k1閉合，k2斷開，電源vcc經(jīng)電阻r13、電容c5濾波后，經(jīng)電阻r1、電阻器rw一路與常閉開關(guān)k1直接接地，另一路經(jīng)電阻r2接地。此時與非門g1輸出高電平，d1截止，輸出為高電平，剛接通電源時，+6v電源經(jīng)r4給c2充電，接低電平，q輸出低電平，555定時

16、器不工作，報警器不發(fā)聲，警燈不亮。當(dāng)有人觸摸常閉開關(guān)k1時，即k1斷開，電源經(jīng)r1、rw給c1充電，當(dāng)充到高電平時，與非門g1輸出為0, 輸入為低電平，q輸出高電平，555定時器工作，揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，警燈交替閃亮，當(dāng)有人接觸常開開關(guān)時，k2閉合，經(jīng)d2、k2直接接地，即低電平0,揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲，警燈閃亮。3.3報警聲發(fā)生單元圖.3.2.5 報警聲發(fā)生單元電路圖 如圖3.2.5所示， 其主要功能是：發(fā)生報警時，發(fā)出頻率為1.51.5khz類似于警車的報警聲，一切用555定時器、三極管、電容、電阻及揚(yáng)聲器組成。a點(diǎn)與基本rs輸出端q相連，c點(diǎn)與警燈驅(qū)動單元與非門g5一輸入端相連。3.3.1 用5

17、55定時器組成的多諧振蕩器多諧振蕩器也稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時毋須外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖（自激振蕩）。 由555集成定時器組成的多諧振蕩器 下圖3.3.1是由555定時器組成的多諧振蕩器。,和c是外接元件。 接通電源后，它經(jīng)過電阻和對電容c充電，當(dāng)上升略高于時，比較器c1的輸出為“0”，將觸發(fā)器置“0”，為“0”。這時， 1，放電管t導(dǎo)通，電容c通過和t放電，下降。當(dāng)下降略低于時，比較器c2的輸出為“0”，將觸發(fā)器置“1”，又由“0”變?yōu)椤?”。由于0，放電管t截止，又經(jīng)過和對電容c充電。如此重復(fù)上述過程，為連續(xù)的矩形波。 第一個暫穩(wěn)狀態(tài)的脈沖寬度，即從充電上升到

18、所需的（）cln20.7（）c 第二個暫穩(wěn)狀態(tài)的脈沖寬度，即從放電下降到所需的時間：cln20.7c振蕩周期t=+0.7(2)c 振蕩頻率 由555定時器組成的振蕩器，最高工作頻率可達(dá)300khz。圖3.3.1 555多諧振蕩器(a)電路圖 （b）波形圖3.3.2復(fù)合管當(dāng)輸出功率較大時，輸出級的推動級，即末前級也應(yīng)該是一個功率放大級。大功率管的值一般都不大。為了得到高的功率放大管，往往采用復(fù)合管。把兩個三極管按一定方式組合起來構(gòu)成復(fù)合管。組成復(fù)合管的條件是使復(fù)合起來的管子，都處于放大狀態(tài)，即滿足發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，各電極的電流能合理地流動。復(fù)合管的連接方式有四種形式。復(fù)合管的連接方式的四種

19、形式見圖圖.3.3.1性由前面的一個三極管決定。由npn-npn或pnp-pnp復(fù)合而成的復(fù)合管一般稱為達(dá)林頓管。(a) npn+npnnpn (b) pnp+pnppnp (c) npn+pnpnpn (d) pnp+npnpnp圖3.3.2復(fù)合管在功放輸出級采用復(fù)合管，以提高電流放大倍數(shù)。兩個復(fù)合管復(fù)合后等效為一個晶體管，其特點(diǎn)是：復(fù)合管電流放大倍數(shù)；輸入電阻；復(fù)合管三個等效電極有前面的一個三極管vt1決定；vt1和vt2功率不同時，vt2為大功率管，復(fù)合管成為大功率管。3.3.3報警聲發(fā)生單元工作原理基本rs觸發(fā)器q接低電平時，報警聲單元不工作。當(dāng)555定時器4腳接高電平時（即q接高電平

20、），電源分兩路進(jìn)行供電，一路經(jīng)電阻r5給c3充電，當(dāng)uc略大于時，3腳輸出為零。當(dāng)下降略低于時，3腳輸出為高電平，分別送到g4、g5輸入端。另一路經(jīng)r7、r8對電容c4充電，當(dāng)uc上升略高于時，uo躍到低電平，復(fù)合管截止，揚(yáng)聲器不工作，當(dāng)uc下降略低于，輸出uc由低電平躍到高電平，復(fù)合管進(jìn)行功率放大，推動揚(yáng)聲器工作。3.4警燈驅(qū)動單元發(fā)生報警時，使兩個警燈交替閃亮，周期為12s以增加報警時的緊迫感。其電路圖如圖3.4.1所示。圖3.4.1 警燈驅(qū)動單元電路圖3.4.1工作原理當(dāng)555定時器4腳復(fù)位端接高電平時，警燈開始交替閃亮，當(dāng)ic1輸出低電平時，經(jīng)g5、g7輸出高電平。復(fù)合管t4、t5進(jìn)行

21、功率放大，使hl1。當(dāng)ic2輸出為高電平時，經(jīng)g4、g6、g8輸出高電平，經(jīng)復(fù)合管t6、t7，使hl2燈亮。3.4.2總電路圖雙路防盜報警器電路圖如下所示：雙路防盜報警器電路圖第四章 電器元器件選擇與計算4.1元器件選擇1常閉開關(guān)（延時觸發(fā)開關(guān)t0.5s）2常開開關(guān)（即時觸發(fā)開關(guān)）元器件材料阻值元器件名稱類型r1、r10碳膜電阻30k、3kc2鋁電解電容10uf/10vr2碳膜電阻1mc3鋁電解電容47 uf/10vr5r7碳膜電阻10kc4鋁電解電容0.1uf/10vr11r13碳膜電阻1kt1pnp低頻小功率9012rw碳膜電阻100kt2t4npn型復(fù)合管3bx31mr8、r9碳膜電阻4

22、.8k、1kg1g8與非門cd4011r3、r4碳膜電阻3khl1、hl2燈泡3w/6vc5鋁電解電容220 uf/10vy揚(yáng)聲器8w/12vc1鋁電解電容100 uf/10vic1、ic2555多諧振蕩器4.2計算1、根據(jù)設(shè)計要求，發(fā)生盜情時應(yīng)延時113s發(fā)生報警。t=(r1+rw)c .即13=(r1+rw)c ，r1+rw =130k選定值r1=3k、電位器rw=100k，r2r1+rw，取r2=1m改變rw的值即可改變延時時間。2、發(fā)生報警時有兩個警燈交替閃亮，t=12 s。由t=tp1+tp20.7(r12r2)c，設(shè)r5=10k、r6=10k、t=1s.1=0.7(10+210)1

23、000cc=1/0.730100047.6 uf,取c3=47 uf結(jié)論：改變r5、r6或電容c3即可改變警燈的周期。2、 發(fā)生報警時，警車的報警發(fā)生頻率f=1.51.8khz.假設(shè)c4選0.1uf。r8+r9=9.6k，可取r9=1k，r8=4.8k。結(jié)論：改變r8、r9及電容c4即可改變警車發(fā)生頻率。第五章 安裝與調(diào)試為了省去不必要的麻煩，在進(jìn)行電路元器件安裝時可以先進(jìn)行虛擬電子實驗（ewb），它是一種在國外高標(biāo)校和電子技術(shù)界廣為應(yīng)用的電路計算機(jī)仿真設(shè)計軟件被稱為電子設(shè)計工作平臺或虛擬電子實驗室。ewb的特點(diǎn)：操作界面方便友好，從原理圖的輸入到電路的仿真測試都可以輕而易舉地完成；虛擬電子設(shè)

24、備齊全，包括示波器、函數(shù)發(fā)生器、萬用表、頻譜儀和邏輯分析儀等；提供了14種分析工具，利用這些工具，不僅可以清楚地了解電路的工作狀態(tài)，還可以測量電路的穩(wěn)定性和靈敏度；提供了4種掃描分析可以幫助用戶觀察各種條件和參數(shù)變化時電路的變化情況，提供了相當(dāng)廣泛的元器件，從無源器件到有源器件，從模擬器件到數(shù)字器件，從分立元件集成電路應(yīng)有盡有。5.1基本rs觸發(fā)器 觸發(fā)器是一種能夠存儲一位二值信號的基本單元電路。它具有兩個能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用來保持邏輯0或邏輯1，而且可以根據(jù)不同的輸入信號置成0或1狀態(tài)?；緍s觸發(fā)器是各種觸發(fā)器電路中結(jié)構(gòu)最簡單的一種。它有兩個輸入端：（或非）端是置1端，（或非）端是置0端。兩個輸出端和，按定義1，0時，觸發(fā)器為狀態(tài)；0，1時觸發(fā)器為0狀態(tài)。當(dāng)置1端有信號時，觸發(fā)器置為1狀態(tài)；當(dāng)置0端有信號時，觸發(fā)器置為0狀態(tài)。若輸入端無信號；則觸發(fā)器保持原來狀態(tài)。 ewb操作步驟圖5-1 基本rs觸發(fā)器實驗電路（） 建立由與非門構(gòu)成的基本rs觸發(fā)器實驗電路，如圖51所示，分別用s 、r鍵控制。（） 通過s r 按鍵撥動開關(guān)，使輸入sdrd分別為00、01、11、10四種不同狀態(tài)觀察輸出q、q的變化，并記錄下來。5.2555多諧振蕩器基本原理多諧振器是一種自激振蕩器，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號（即沒有輸入信號），便能自動產(chǎn)生矩形脈沖，由于矩形脈沖中