基于555定時器的防盜報警設(shè)計

1、 基于555定時器的防盜報警器的課程設(shè)計報告1.1 設(shè)計背景隨著經(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，而汽車防盜報警器是每一輛車所必需的。本次設(shè)計的目的是要設(shè)計一種能夠適應(yīng)廣大汽車，私家車等等的汽車防盜報警器1.2 設(shè)計概述 本設(shè)計是用了三部分相對獨立的分立元件共同組成的汽車防盜報警器。第一部分為觸發(fā)器，當(dāng)有人盜車時，引發(fā)觸發(fā)信號，使報警器報警，2n6660型號的場管構(gòu)成共柵極電路使之產(chǎn)生觸發(fā)信號；第二部分由555集成器件構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其作用是控制報警的時間，通過改變電阻的大小調(diào)整報警時間的長短；第三部分是由555構(gòu)成的多諧波振蕩器，其作

2、用是控制報警信號的頻率，同樣通過調(diào)整電阻的大小從而控制報警頻率的范圍1.2.1設(shè)計目標(biāo) 設(shè)計一個報警時間長短、高低均可調(diào)整，且電路簡單，工作可靠的汽車防盜報警器?；竟δ埽寒?dāng)有人盜車時，報警器就會發(fā)出報警聲。報警器具有報警聲的時間長短，頻率的高低均可調(diào)節(jié)功能。發(fā)揮部分：報警器的觸發(fā)部分是獨立的分立元件，所以可以設(shè)計多個觸發(fā)器，在需要堅實的地方安裝觸發(fā)器，以實現(xiàn)多點觸發(fā)的功能。1.2.2技術(shù)路線要實現(xiàn)該設(shè)計，就應(yīng)把整個電路分為幾大模塊。分別是觸發(fā)模塊，時間控制模塊，品路控制模塊。先通過對各個模塊進(jìn)行設(shè)計、調(diào)試之后再將其組合起來進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。1.2.3實施計劃首先就是要理清實現(xiàn)設(shè)計的框圖，在總體框

3、圖的指導(dǎo)下，作出具體的電路圖，由要設(shè)計實現(xiàn)的功能，計算出各個電路元件的值，并逐一對各個元件進(jìn)行選擇。最后用仿真軟件對設(shè)計進(jìn)行仿真操作，調(diào)試軟件，并對照出的設(shè)計有誤的地方進(jìn)行必要的修正，確保設(shè)計的正確。1.2.4必備條件要實現(xiàn)該電路的設(shè)計，首要的就是要制定出設(shè)計的實現(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，選定實現(xiàn)實現(xiàn)該設(shè)計的各種元器件。另外，還應(yīng)由必要的軟件幫助設(shè)計的完成。 2 總體方案設(shè)計對同一種目的的實現(xiàn)，可以用不同的方案，下面就著重介紹以下兩種方案對同一目的的實現(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)電路放大電路報警信號對

4、報警信號的時間控制對報警信號的頻率控制報警發(fā)聲器圖2.1 方案一的系統(tǒng)框圖工作原理簡述：當(dāng)有人盜車時，觸發(fā)電路的觸發(fā)電路部分，產(chǎn)生一個報警信號，此信號經(jīng)過場管進(jìn)行放大并且經(jīng)信號輸出，再由時間控制部分，頻率控制部分來決定報警時間的長短，報警頻率的高低，再將最終輸出信號傳送到報警發(fā)聲器，達(dá)到報警的效果。2.1.2方案二系統(tǒng)框圖如圖2.2所示。開關(guān)觸發(fā)超低型無穩(wěn)態(tài)振蕩器語音互補(bǔ)型振蕩器共同起振產(chǎn)生并輸出報警信號報警發(fā)生裝置圖2.2 方案二的系統(tǒng)框圖工作原理簡述：有人盜車時，觸發(fā)開關(guān)，使得由兩個三極管構(gòu)成的語音互補(bǔ)型振蕩器，超低型無穩(wěn)態(tài)振蕩器，均進(jìn)入工作狀態(tài)，產(chǎn)生高低交錯的電平，產(chǎn)生報警信號并將其傳送

5、到報警發(fā)聲器，達(dá)到報警效果。2.2 方案論證表2.1方案一、二論證分析方案一優(yōu)點報警時間，報警頻率可調(diào)，性能可靠，方便實用。此報警器的制造成本比較低，成品價格相對實惠。缺點觸發(fā)電路需要在做改進(jìn)，以便于在實際中的運(yùn)用。方案二優(yōu)點電路制作也比較容易，使用效果好，平時不耗電，缺點防盜細(xì)銅絲容易被拉斷，引起錯誤報警2.3 方案選擇方案一的原理簡單，所用555集成器件和2n6660場管，性能可靠，都比較經(jīng)濟(jì)，方便實用。成品價格相對實惠，且性價比高，在實際運(yùn)用中消費人群廣，便于普及，市場潛力相當(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、、以及各個單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時本節(jié)也會對相關(guān)電路中的參數(shù)計算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說明。3.1 報警電路組成表模塊作用觸發(fā)部分產(chǎn)生并輸出報警信號時間控制部分控制報警時間的長短頻率控制部分控制報警頻率的高低3.1.1 觸發(fā)模塊設(shè)計 報警器的電路原理圖的觸發(fā)部分如圖所示：場效應(yīng)晶體管2n6660組成一級電壓放大器，通過可調(diào)電阻rv1調(diào)節(jié)場效應(yīng)晶體管放大器的柵極偏壓來調(diào)節(jié)電壓放大器的增益。由于場效應(yīng)晶體管放大器具有很高的電壓增益，因此用一級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，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時間控制部分模塊設(shè)計由555時基集成電路與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，555時基集成電路的3腳輸出低電平。當(dāng)壓電陶瓷聲傳感器受到觸發(fā)后輸出脈沖信號并經(jīng)場管放大后由漏極3輸出時，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)輸出的控制時間長短的信號由電阻，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：報警時即是：報警時間控制在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)計報警器的聲發(fā)頻率電路是一個由555時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，由于555時基集成電路的3腳輸出低電平，振蕩器不工作；當(dāng)555時基集成電路的3腳輸出高電平時，振蕩器開始工作，發(fā)出報警聲。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警聲。而決定頻率的公式如下： （ 3-2）在本

9、設(shè)計中，根據(jù)公式計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)的計算及元器件的選擇電路元器件選擇：場效應(yīng)晶體管選用vt66或v40at場效應(yīng)晶體管，由于場效應(yīng)晶體管放大器具有很高的電壓增益，因此用一級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，其參數(shù)與設(shè)計本身的要求就比較合適。555時基集成電路可選用ne555或lm555時基集成電路，以為此集成電路性內(nèi)容能夠可靠，容易制作，價格相對便宜，且參數(shù)業(yè)余本設(shè)計的要求相吻合。電路參數(shù)的計算：時間的計算： （3-3） 頻率的計算： （3-4）上極限時下極限時3

10、.3 特殊器件介紹3.6.1 555定時器圖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定時器具有如下幾個特點：1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 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，可直接推動多種自動控制的負(fù)載。 4.它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。 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)表序號編號參數(shù)1r1100k2r225k3r356k4r491k5r52k6r61k7rv191k8rv21k9c110uf10c2100uf11c40.1uf12c80.056uf表5.2 元件參數(shù)表元件型號數(shù)量報警揚(yáng)聲器yd57一2型等801滑動變阻器pot-hg2電阻()9c06031a910fkhft6場管vt66或v40at1電容器耐壓值為l6v的鋁電解電容器5定時器ne5552直流電源9v2壓電陶瓷聲傳感器f1-27、htd27a-1等型號1示波器oscilloscope15.3功能調(diào)試通過幾天的的理論設(shè)計, 為了驗證對理論應(yīng)用的正確性，選用protues進(jìn)行仿真，驗證

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

14、收到觸發(fā)部分的報警信號后，在設(shè)定的參數(shù)下，經(jīng)過設(shè)定的時間，會產(chǎn)生一個停止信號，使報警停下，從而達(dá)到控制時間的目的。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 時間測試波形圖由頻率測試波形可知，當(dāng)接收到觸發(fā)信號后，產(chǎn)生交錯的高低電平，其頻率的控制有參數(shù)的設(shè)定來決定，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)計已實現(xiàn)了報警時間頻率均可調(diào)節(jié)控制的報警器。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，比如說各個參數(shù)的計算，對電路圖的修改

15、，對事件頻率控制參數(shù)的計算設(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)主要介紹時實現(xiàn)設(shè)計的電路。6.1 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 此報警器的用途比較廣泛，可以實現(xiàn)汽車防盜報警，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，以實現(xiàn)多點觸發(fā)，增強(qiáng)了此報警器的適用范圍，在實際運(yùn)用中，經(jīng)過一定的改造，還可用于不同方面的報警，例如果園防盜報警，水溫盜報警，貴重物品防盜報警等等。6.2 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測試對于本設(shè)計系統(tǒng)的參數(shù)測試，總共分兩步。第一步就是將自己設(shè)計的電路用軟件protel作出具體的線路圖，用protel自帶的檢測功能檢測線路是否連接有誤，直到修改線路至無

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。對此部分仿真可用到仿真軟件proteus。在對每個部分仿真達(dá)到正確結(jié)果后，然后將各個模塊連接起來進(jìn)行整體測試。經(jīng)過仿真證明我設(shè)計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)表元件型號數(shù)量報警揚(yáng)聲器yd57一2型等801滑動變阻器pot-hg2電阻()9c06031a910fkhft6場管vt66或v40at1電容器耐壓值為l6v的鋁電解電容器5定時器ne5552直流電源9v2壓電陶瓷聲傳感器f1-27、htd27a-1等型號1示波器oscillosco

17、pe17 結(jié)論經(jīng)過課程設(shè)計的實踐說明方案是可行的，此汽車防盜報警器的性能比較可靠，用的元件比較實惠，容易制作，在使用中，其報警時間，報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，是一款性價比比較高的汽車防盜報警器。當(dāng)然此防盜報警器也存在一些不足的地方，這個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，做一些比較有針對性的進(jìn)行改進(jìn)，比如說觸發(fā)裝置如何設(shè)計才能更加隱蔽，觸發(fā)更加靈敏。隨著科技的進(jìn)步，新的設(shè)計，新的改進(jìn)方案一定會使得此報警器的性能越來越高。8 設(shè)計總結(jié)8.1 設(shè)計的收獲體會 汽車防盜報警器是基于一個場管作為信號觸發(fā)裝置，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多謝波振蕩器組合而成

18、的汽車防盜報警器。它主要是由場管構(gòu)成一個共柵極觸發(fā)裝置，在有人盜車的時候引發(fā)觸發(fā)裝置，產(chǎn)生報警信號；此信號的經(jīng)過一個由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器對其報警時間進(jìn)行控制，利用一個電容和一個滑動變阻器，通過改變電阻的大小可以對時間的長短進(jìn)行控制。在經(jīng)過一個由555構(gòu)成的多諧波振蕩器對報警信號的頻率進(jìn)行控制，通過一個定值電阻，一個滑動變阻器以及一個電容，改變滑動變阻器的值進(jìn)而控制報警頻率的高低，由此共同構(gòu)成一個對報警信號的頻率，時間都能進(jìn)行控制的汽車防盜報警器。本報警器最大的特點就是電路簡單，報警時間，報警頻率可調(diào)，性能可靠，方便實用。此報警器的制造成本比較低，成品價格相對實惠，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，對于初學(xué)者來說也比較容易完成認(rèn)識以及制作過程。而且此報警器的功耗比較低