機(jī)電一體化技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、- 0 -湖南九嶷職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖南九嶷職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo) 題： 多點(diǎn)斷線式報(bào)警器 學(xué)生姓名： 劉 剛 系 部： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級： 09 機(jī)電大專 1 班指導(dǎo)教師： 姚永輝 郁悅湖南九嶷職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制湖南九嶷職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制- 1 -目錄摘要. 1 1、任務(wù)分析，方案設(shè)計(jì). 2 1.1 任務(wù)分析. 2 2.2 方案設(shè)計(jì). 2 2、直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì). 2 2.1 直流穩(wěn)壓電源原理圖. 2 3、555 定時器芯片工作原理. 3 3.1 555 定時器. 3 3.2 555 定時器原理圖. 4 3.3 555 定時器應(yīng)用 . 7 4、多點(diǎn)斷電式防

2、盜報(bào)警器電路設(shè)計(jì). 7 4.1 斷電式防盜報(bào)警器電路圖. 7 4.2 仿真結(jié)果及分析. 8 5、主要儀器與設(shè)備. 9 結(jié)論參考文獻(xiàn). 9 附錄. 9 后記. 10 - 2 -摘 要多點(diǎn)斷線式報(bào)警器可根據(jù)音響頻率的不同來判斷斷線的位置，用于防盜中很能及時的發(fā)現(xiàn)被盜地點(diǎn)，能夠更好的協(xié)助公安機(jī)關(guān)抓捕犯罪嫌疑人。多點(diǎn)斷線式報(bào)警器可以很廣泛的應(yīng)用，隨時隨地的安裝與調(diào)試。555 定時器有著很好的應(yīng)用能夠更好的改裝成其他電路。構(gòu)成多諧振蕩器后可以改變一定的參數(shù)來改變報(bào)警器震動頻率這樣可以通過音響發(fā)出不同的聲音。通過二極管可以是電流的單一方向。這樣就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞： 多點(diǎn) 555 定時器 報(bào)警1.任務(wù)分

3、析，方案設(shè)計(jì)- 3 -采用 555 定時器設(shè)計(jì)電路，使用可調(diào)電阻來調(diào)節(jié)各線觸發(fā)報(bào)警的靈敏度，當(dāng)其中任意的警戒線被扯斷或可調(diào)電阻很大就會充電，然后引起 555 定時器的起震，發(fā)出不同頻率聲音，識別各點(diǎn)斷線報(bào)警。1.1 任務(wù)分析使用不同的值得電阻分別監(jiān)控不同的位置，每個電阻連接一個發(fā)光二極管，平時將他們接地 vd1-vd5 都處于反偏狀態(tài)，這時他們就不能給電容充電，當(dāng)有一個被扯斷就會充電然后引起555 定時器的起震，然后就會發(fā)出聲音。由于 r1、r5、r6 的電阻是可調(diào)的故報(bào)警器可以發(fā)出不同的聲音，值班人員通過聲音就可以判斷出那里發(fā)生了事。1.2 方案論證斷電式防盜報(bào)警器總體方框圖如下圖 2.1

4、所示（圖 2-2.1 引用）其工作原理為：防盜絲是多根細(xì)導(dǎo)線，它可設(shè)置在防盜的物品上或門窗上，當(dāng)控制開關(guān)閉合時，報(bào)警器處于關(guān)閉狀態(tài)。打開控制開關(guān)后，一旦有盜賊進(jìn)入使防盜線斷裂，就會使觸發(fā)器輸出高電平，揚(yáng)聲器給出警報(bào)聲。即使盜賊將碰斷了的防盜線接上也不會使輸出狀態(tài)改變，只有按動控制開關(guān)才能解除報(bào)警控制。2.直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)2.1 直流穩(wěn)壓電源原理圖直流穩(wěn)壓電源原理圖：如圖 3-3.1 所示 220v 交流電經(jīng)過變壓器降為 12v，經(jīng)橋式整流，濾波后得到 12v 平滑直流電壓，經(jīng) lm7812 三端穩(wěn)壓集成電路輸出 12v 直流穩(wěn)定電壓。- 4 -（圖 3-3.1）2.2 直流穩(wěn)壓電源波形圖（

5、如圖 3-3.2）（圖 3-3.2）3、555 定時器芯片工作原理與應(yīng)用3.1 555 定時器- 5 -555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 cmos 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5v6v 工作，7555 可在 38v 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200ma，因而其輸出可與 ttl、cmos 或者模擬電路電平兼容。555 定時器產(chǎn)品有 ttl 型和 cmos型兩類。ttl 型產(chǎn)品型號的最后三位都是 555，cmos 型產(chǎn)品的最后四位都是 7555，

6、它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。 555 定時器的電路如圖 4-4.1 所示。它由三個阻值為 5k 的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器 c1 和 c2、基本 rs 觸發(fā)器、放電晶體管 t、與非門和反相器組成。 （圖 4-4.1 定時器原理圖 引用）3.2 555 定時器原理 555 定時器是一種數(shù)字電路與模擬電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等，因而廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。 分壓器為兩個電壓比較器 c1、c2 提供參考電壓。如 5 端懸空，則比較器 c1 的參考電壓為，加在同相端；c2 的參考電壓為，加

7、在反相端。 4 引腳是復(fù)位輸入端。當(dāng)其為 0 時，基本 rs 觸發(fā)器被置 0，晶體管 t 導(dǎo)通，輸出端 u0為低電平。正常工作時，輸出端 u0 為 1。 u11和u12分別為 6 端和 2 端的輸入電壓。當(dāng)u112/3ucc，u121/3u cc 時，c1 輸出為低電平，c2 輸出為高電平，基本 rs 觸發(fā)器被置 0，晶體管 t 導(dǎo)通，輸出端 u0 為低電平。 當(dāng)u112/3ucc，u12 1/3ucc 時，c1 輸出為高電平，c2 輸出為低電平，基本 rs 觸發(fā)器被置 1，晶體管 t 截止，輸出端 u0 為高電平。 當(dāng)u111/3ucc 時，基本 rs 觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。

8、 綜上所述，可得 555 定時器功能如表圖 4-4.2 所示。- 6 -（表 4-4.2 555 定時器功能表 ）3.3 555 定時器應(yīng)用1單穩(wěn)態(tài)電路 前面介紹的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)態(tài)的輸出狀態(tài)和，且兩個狀態(tài)始終相反。而單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。在未加觸發(fā)信號之前，觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)觸發(fā)后，觸發(fā)器由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)狀態(tài)，暫穩(wěn)狀態(tài)保持一段時間后，又會自動翻轉(zhuǎn)回原來的穩(wěn)定狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用于延時和脈沖整形電路。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的構(gòu)成形式很多。圖 a 所示為用 555 定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，r、c 為外接元件，觸發(fā)脈沖 u1 由 2 端輸入。5 端不用時一般通過 0.01u

9、f 電容接地，以防干擾。下面對照圖 b 進(jìn)行分析。 (a) 電路圖 (b) 波形圖 (1) 穩(wěn)態(tài) 穩(wěn)態(tài)時，輸出 uo 為低電平，即無觸發(fā)器信號（ui 為高電平）時，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)- 7 -輸出低電平。在 ui 負(fù)脈沖作用下，低電平觸發(fā)端得到低于（1/3）ucc，觸發(fā)信號，輸出 uo為高電平，放電管 vt 截止，電 路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，定時開始。 (2) 暫穩(wěn)態(tài) 在 t=t1 瞬間，2 端輸入一個負(fù)脈沖，基本 rs 觸發(fā)器置 1，輸出為高電平，并使晶體管t 截止，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。此后，電源又經(jīng) r 向 c 充電，充電時間常數(shù)=rc，電容的電壓按指數(shù)規(guī)律上升。 在 t=t2 時刻，觸發(fā)負(fù)脈沖消失，若

10、uc2/3ucc，基本 rs 觸發(fā)器保持原狀態(tài)，u0 仍為高電平。 在 t=t3 時刻，當(dāng) uc 上升略高于時，基本 rs 觸發(fā)器復(fù)位，輸出 u0=0，回到初始穩(wěn)態(tài)。同時，晶體管 t 導(dǎo)通，電容 c 通過 t 迅速放電直至 uc 為 0。這時，電路為下次翻轉(zhuǎn)做好了準(zhǔn)備。 輸出脈沖寬度 tp 為暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間，即電容 c 的電壓從 0 充至所需的時間，式為： tw=1.1rc 由上式可知： 改變 r、c 的值，可改變輸出脈沖寬度，從而可以用于定時控制。 在 r、c 的值一定時，輸出脈沖的幅度和寬度是一定的，利用這一特性可對邊沿不陡、幅度不齊的波形進(jìn)行整形。 2多諧振蕩器 多諧振蕩器又稱為無穩(wěn)態(tài)

11、觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。在電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)后，經(jīng)過一段時間可以自行觸發(fā)翻轉(zhuǎn)到另一暫穩(wěn)態(tài)。兩個暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波。多諧振蕩器可用作方波發(fā)生器。圖 a 所示是由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。r1、r2 和 c 是外接元件。 剛接通電源時，uc=0，u0=1。當(dāng) uc 升至后，比較器 c1 輸出低電平，基本 rs 觸發(fā)器置 0，定時器輸出 u0 由 1 變?yōu)?0。同時，三極管 t 導(dǎo)通，電容通過 r2 放電，uc 下降。在1/3uccuc2/3ucc 期間，u0 保持低電平狀態(tài)。在 uc 下降至以后，比較器 c2 輸出低電平，使觸發(fā)器置 1，輸出 u0

12、由 0 變?yōu)?1。同時三極管 t 截止，于是電容 c 再次被充電。如此不斷重復(fù)上述過程，多諧振蕩器的輸出端就可得到一串矩形波。工作波形如圖 b 所示。 - 8 -(a) 電路圖 (b) 波形圖 振蕩周期等于兩個暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間。第一個暫穩(wěn)態(tài)時間 tp1 為電容 c 的電壓uc 從充電至所需時間。4、多點(diǎn)斷電式防盜報(bào)警器電路設(shè)計(jì)4.1 斷電式防盜報(bào)警器電路圖(圖 5-5.1)4.2 仿真結(jié)果及分析- 9 -工作過程：其中 s1、s2、s3 為報(bào)警器警戒線，如圖所示（5-5.1）當(dāng)開關(guān)控制 s1、s2、s3閉合時，報(bào)警器處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)開關(guān) s1斷開其余開關(guān)閉合時，555 定時器 7 號引腳由低電

13、位變?yōu)楦唠娢?，?bào)警器處于報(bào)警狀態(tài)；當(dāng)開關(guān) s2 斷開其余開關(guān)閉合時，555 定時器 7 號引腳由低電位變?yōu)楦唠娢唬瑘?bào)警器處于報(bào)警狀態(tài)；當(dāng)開關(guān) s3 斷開其余開關(guān)閉合時，555 定時器 7 號引腳由低電位變?yōu)楦唠娢唬瑘?bào)警器處于報(bào)警狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)s1、s2 斷開 s3 閉合時，555 定時器7 號引腳由低電位變?yōu)楦唠娢唬瑘?bào)警器處于報(bào)警狀態(tài)，當(dāng) s1、s2、s3 開關(guān)全部斷開時，報(bào)警器處于報(bào)警狀態(tài)，并且可以利用可調(diào)電阻來達(dá)到報(bào)警器的靈敏度同時發(fā)出不同的聲音（圖 5-5.2） 。如需增加防盜路數(shù)，只要增加警戒線、可變電阻器和發(fā)光二極管的數(shù)量即可。仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的目的。（圖 5-5.2）5、主

14、要儀器與設(shè)備名 稱符 號材料及選用電位器rp1rp2選用有機(jī)實(shí)心電阻器或合成膜可變電阻器電容c1c7選用高頻瓷介電容器和選用耐壓值為 16v 的鋁電解電容器發(fā)光二極管led1led3均選用 3mm 的高亮度發(fā)光二極管晶體管v選用 2n5551 或 3dg12 型硅 npn 晶體管揚(yáng)聲器bl選用 0.25w、8 的電動式揚(yáng)聲器- 10 -555 定時器ic開關(guān)s選用微型單極撥動式開關(guān)四個警戒線使用 0.1mm 的漆包線變壓器一個橋式整流mda970a橋式整流 mda970a 一個測量工具數(shù)字萬用表一個和示波器一臺結(jié)論通過本次課程設(shè)計(jì)，我們熟悉了集成電路及有關(guān)電子元器件的使用，掌握了仿真軟件mul

15、tisim 11 的應(yīng)用，學(xué)習(xí)和掌握數(shù)字電路中基本知識的應(yīng)用尤其是 555 時基電路。在歷設(shè)計(jì)，制作的過程當(dāng)中，我不但把以前學(xué)過的數(shù)字電子技術(shù)方面的知識做了全面的重新的認(rèn)識。還學(xué)到了很多課堂上根本無法學(xué)到的知識。以前我們雖然進(jìn)過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)，并且都在期末考試和數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)當(dāng)中取得了不錯的成績。但是經(jīng)過這次的設(shè)計(jì)，我才發(fā)現(xiàn)，我們之前對數(shù)字電子的理論知識認(rèn)識是那么的淺薄，對仿真軟件的應(yīng)用幾乎是一竅不通，對于數(shù)字電路的應(yīng)用簡直如盲人摸象。在設(shè)計(jì)的過程中，我們慢慢學(xué)習(xí)、摸索、體會。一開始，我們在網(wǎng)上查閱資料，拿著別人制作好的其他相關(guān)的電路圖來研究，弄懂別人的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)方案。之后針對自己將要設(shè)計(jì)的

16、電路的要求進(jìn)行修改。之后用仿真軟件仿真。來驗(yàn)證自己的思路的可行性。我們對數(shù)字電子的認(rèn)識和應(yīng)用都有了很大的提高 。這次設(shè)計(jì)給我們的收獲是巨大的。參考文獻(xiàn)1 陳有卿主編.555 時基集成電路原理與應(yīng)用.m北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.72 房國志主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).m北京:國防工業(yè)出版社,2007.73 韓焱主編. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). m 北京：電子工業(yè)出版社,2009.64 于安紅主編. 簡明電子元器手冊. m 上海：上海交通大學(xué)出版社,2005.125 李延明主編.電工、電子計(jì)算手冊.m 北京：電子工業(yè)出版社,2009.9附錄- 11 -后記在設(shè)計(jì)完成之際，首先向我的導(dǎo)師老師致以最真誠的感謝。在我設(shè)計(jì)研究過程中姚老師和郁老師不斷地給