錢包防盜報警器設計

1、南華大學電氣工程學院課程設計 南華大學電氣工程學院 電子技術課程設計設計題目： 錢包防盜報警器 專 業(yè)： 本11通信01班 學生姓名: 學 號: 起迄日期: 2013年11月9日 2013年12月20日 指導教師: 王 彥 教研室主任： 王 彥 電子技術課程設計任務書1課程設計的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：一、課程設計內容 題目：錢包防盜報警器要求：電源電壓DC312V，利用金屬片作為檢測傳感器，利用語音芯片完成聲音報警。注：可以采用金屬片自制檢測傳感器，KD-9562B報警語音芯片等制作。 二、課程設計要求1. 綜合運用已學習過模擬電路和數(shù)字電路等知識，閱讀相

2、關集成電路芯片資料和相關文獻，了解電子電路設計的有關知識，方法和特點，掌握基本的電子電路設計和芯片使用方法。2. 一人一題，所設計的電路必須制作成功，并且全部或者部分通過計算機仿真。課程設計必須自己獨立完成，不得從網(wǎng)上下載，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)該課程成績記零分。3. 課程設計設計說明書（報告）應包括有： 電路工作原理分析 電路元器件參數(shù)設計計算 電路調試說明 電原理圖和PCB圖（必須自己畫） 元器件裝配圖（必須自己畫） 元器件清單 自己的收獲和體會 要求字數(shù)不得少于3500字 要求圖紙布局合理，符合工程要求，使用Protel等軟件繪制電原理圖（SCH）、元器件布局圖和印制電路板(PCB)。 4.

3、 所有的文檔和表格必須采用Word形式。5. 同類型的設計題可以組成一個設計組，組員之間可以開展研究與討論。雷同者均計0分。6. 閱讀有關芯片英文參考資料，理解資料內容。7. 英文資料中的曲線、參數(shù)、方框圖、引腳端封裝等圖（不包括電原理圖和PCB圖）可以直接采用（pdf文檔中的圖可放大300倍后裁剪到Word文檔中），圖中的英文可以采用英文（中文）方式翻譯在圖下。8. 英文資料中的一些詞，如果翻譯拿不準，可以采用英文（中文）方式標注。9. 設計資料中的有關的公式可以直接采用。10. 課程設計結束，需要交制作的作品、文字稿和電子稿，采用Word文檔形式。11. 成績評定： 按ABCDE分檔，其中

4、：優(yōu)秀為A，良好為B，中等為C，及格為D，不及格為E。 課程設計設計說明書占60%，實物制作占40%。 I2對課程設計成果的要求包括圖表（或實物）等硬件要求：設計電路，安裝調試或仿真，分析實驗結果，并寫出設計說明書,語言流暢簡潔，文字不得少于3500字。要求圖紙布局合理，符合工程要求，使用Protel軟件繪出原理圖（SCH）和印制電路板(PCB),器件的選擇要有計算依據(jù)。3主要參考文獻：（1） 黃智偉全國大學生電子設計競賽技能訓練M北京：北京航空航天大學出版社，2011（2） 黃智偉全國大學生電子設計競賽制作實訓M北京：北京航空航天大學出版社，2011（3） 黃智偉全國大學生電子設計競賽系統(tǒng)設

5、計M北京：北京航空航天大學出版社，2011（4） 黃智偉全國大學生電子設計競賽電路設計M北京：北京航空航天大學出版社，2011（5） 黃智偉全國大學生電子設計競賽 常用電路模塊制作M北京：北京航空航天大學出版社，2011（6） 黃智偉等.基于NI multisim的電子電路計算機仿真設計與分析M北京：電子工業(yè)出版社，2007（7） 黃智偉.印制電路板（PCB）設計技術與實踐M北京：電子工業(yè)出版社，2009（8） 高吉祥等.電子技術基礎實驗與課程設計M北京：電子工業(yè)出版社，2002（9） 吳運昌.模擬集成電路原理與應用M廣州：華南理工大學出版社，2001年（10） 譚博學等. 集成電路原理及應用

6、M北京：電子工業(yè)出版社，2003（11） 魏立軍.CMOS 4000系列60種常用集成電路的應用M北京：人民郵電出版社，1993（12） 楊寶清.實用電路手冊M北京：機械工業(yè)出版社.2002 （13） 陳有卿.報警集成電路和報警器制作實例M人民郵電出版社1996 （14） 肖景和.紅外線熱釋電與超聲波遙控電路M人民郵電出版社.20034課程設計工作進度計劃：序號起 迄 日 期工 作 內 容1. 2013.12.9開始資料查找和閱讀22013.12.92013.12.14電路方案選擇，電路設計和計算，電路仿真32013.12.12013.12.17材料購買，電路設計和PCB設計42013.12.

7、18PCB制作，電路元器件安裝52013.12.19作品調試62013.12.20結束 課程設計設計說明書寫作主指導教師黃智偉 日期： 2013年 10 月 25日I 摘 要 錢包防盜報警器形式多種多樣，其質量高低主要體現(xiàn)在體積、功耗、可靠性等方面。使用時應隨身攜帶，因而體積小，要求能夠長時間使用，功耗需低。觸摸式錢包防盜報警器可作為附件安裝在各種非金屬材料制做的錢包、存錢盒、保險皮箱內，當人手靠近錢盒（約50mm）時，報警器便發(fā)出響聲，能夠起到威和盜賊和快速提醒防盜作用。電容三點式振蕩器在該報警器中起到了一個電壓控制和起振作用，當有人觸摸感應板時引起感應電容變化，從而引起報警器回路變化。最終

8、蜂鳴器發(fā)聲報警。 本文介紹通過感應板、電容三點式振蕩器、KD-9561語音芯片設計一種輕巧、方便、低功耗、有效的錢包防盜報警器。并詳細介紹了KD-9561語音芯片、穩(wěn)壓二極管等重要元器件參數(shù)、原理、特點等。并簡要介紹了電路調試方式。關鍵詞：報警器 電容三點式振蕩器 語音芯片 AbstractWallet anti-theft alarm in various forms, its quality is mainly reflected in the volume, power consumption, reliability, etc. When in use should be carrie

9、d, which has the advantages of small volume, can be used for a long time, low power consumption. Touch type purse anti-theft alarm can be used as accessories installed in various non-metallic materials wallet, saving box in the trunk, insurance, when the hand close to the money box (about 50mm), the

10、 alarm will sound, can play and thieves and quick to remind the anti-theft function. Three point capacitance oscillator in the alarm to a voltage control and vibration effect, when the induction capacitance changes caused by human touch sensitive plate, causing the alarm circuit changes. The final b

11、uzzer alarm. This paper introduces the induction plate, three point capacitance oscillator, KD-9561 voice chip is a lightweight, low power consumption, convenient, effective wallet anti-theft alarm system design. And introduced in detail the KD-9561 voice chip,zener diodes and other important compon

12、ents, principle, characteristic parameters. And briefly introduces the circuit debugging mode.Keywords: alarm three point capacitance oscillator voice chip 目 錄1.總體方案與原理說明11.1 總體方案選擇11.2 原理說明12.電容三點式振蕩器13.KD-9561語音芯片34.穩(wěn)壓二極管44.1 穩(wěn)壓二極管工作特性44.2 穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)45.總體電路原理及相關說明55.1 電路圖及其原理55.2 電路調試66.心得體會77.參考文

13、獻8附錄一 電感計算公式9附錄二 元器件清單10附錄三 電路原理圖及PCB圖11III1.總體方案與原理說明1.1 總體方案選擇錢包防盜報警器形式多種多樣，其質量高低主要體現(xiàn)在體積、功耗、可靠性等方面。使用時應隨身攜帶，因而體積小，要求能夠長時間使用，功耗需低。綜合考慮可以用無線電發(fā)射與接收原理進行設計。大致原理圖如下所示 。其體積小、功耗低、報警成功率高。但是報警時需要接收端原理發(fā)射端一定距離，在人比較多的地方不便于失物找回。經(jīng)過比較，我最終決定設計觸摸式錢包防盜報警器。 圖1.1 無線電發(fā)射接受電路圖1.2 原理說明觸摸式錢包防盜報警器可作為附件安裝在各種非金屬材料制做的錢包、存錢盒、保險

14、皮箱內，當人手靠近錢盒（約50mm）時，報警器便發(fā)出響聲，能夠起到威和盜賊和快速提醒防盜作用。電容三點式振蕩器在該報警器中起到了一個電壓控制和起振作用，當有人觸摸感應板時引起感應電容變化，從而引起報警器回路變化。最終蜂鳴器發(fā)聲報警。2.電容三點式振蕩器也叫考畢茲振蕩器,是自激振蕩器的一種。圖中的L、C1、C2組成諧振回路，作為晶體管放大器的負載阻抗。反饋信號從電容器C2兩端取得，送回放大器的基極b上，而且也是將LC回路的三個端點分別與晶體管的三個電極相連，故將這種電路成為電容三點式振蕩器。由串聯(lián)電容與電感回路及正反饋放大器組成。因振蕩回路兩串聯(lián)電容的三個端點與振蕩管三個管腳分別相接而得名。振蕩

15、頻率為: 這種電路的優(yōu)點是輸出波形好、振蕩頻率可達100兆赫以上。缺點是調節(jié)頻率時需同時調CC1、CC2不方便。適宜于作固定的振蕩器。 圖2.1 考畢茲電路圖電容三點式振蕩電路適合產(chǎn)生幾十MHZ以上的信號，常用來作射頻振蕩器。圖4是LC振蕩回路的等效電路圖，從圖上可以看到，電路的振蕩頻率由L、C、C1、C2決定，基極有一個大電容（10002000pF），起交流接地的作用。由于電感和電容的數(shù)值都比較小，所以有些情況下三極管的極間電容、電感線圈的匝間電容都不能忽略。它們對總電容的貢獻量大約幾pF。 圖2.2 LC振蕩回路 圖2.3 LC振蕩回路等效圖 設三極管的極間電容以及電感線圈的匝間

16、電容以及其它分布電容的總等效電容為C0,為了計算方便，選C02pF那么3.KD-9561語音芯片首先說明，起初設計電路中語音芯片選取的是KD-9562，但因無法買到該元器件，所以最終用結構相似，功能相同的KD-9561代替。KD-9561是一片CMOS四音音樂IC，用示波器觀察其輸出端波形為變頻方波信號，可以認為是邏輯電路中的數(shù)字信號。KD-9561輸出最高頻率為幾千赫茲。常與TWH8778連接，構成開關放大式警音發(fā)聲器。與其他線性音頻功率放大相比較，具有結構簡單、效率高、性價比優(yōu)異等優(yōu)點，雖然音質不盡完善，但警報發(fā)生器不需要高保真音質，所以KD-9561可以用于警報發(fā)聲。圖3.1 語音芯片K

17、D-9561語音芯片KD-9561引腳連接功能如下表：表1 SEL1SEL2輸出聲音不接不接警車聲VDD不接火警聲VSS不接救護車聲任意接VDD機關槍聲4.穩(wěn)壓二極管4.1 穩(wěn)壓二極管工作特性 穩(wěn)壓二極管是用特殊工藝制造的面接觸型半導體硅二極管，其特點是能夠在反向擊穿狀態(tài)下工作，且擊穿電壓幾乎保持不變，當反向電壓撤除后，就能恢復常態(tài)，即反向擊穿是可逆的。 穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線如圖 4.1 所示，圖中可見其正向特性與普通二極管一樣，在反向擊穿區(qū)域內，反向電流在很大范圍內變化時，其反向電壓變化很小，基本上穩(wěn)定在擊穿電壓附近，因此，可以利用穩(wěn)壓二極管在反向擊穿狀態(tài)下的恒壓特性進行穩(wěn)壓，使用時必須

18、串聯(lián)限流電阻，以免反向電流超過規(guī)定數(shù)值時造成永久性熱擊穿而損壞。穩(wěn)壓二極管的電路符號見圖 4.2 所示，其典型的應用電路見圖 4.3 所示。 圖4.1 穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線 圖4.2 電路符號 圖4.3 穩(wěn)壓二極管應用電路4.2 穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 穩(wěn)定電壓UZ ： 在穩(wěn)壓范圍內穩(wěn)壓二極管兩端的工作電壓。 穩(wěn)定電流 ZI ： 穩(wěn)壓二極管動態(tài)電阻較小時的工作電流。 最大穩(wěn)定電流 ZM I ： 在穩(wěn)壓范圍內所能通過的穩(wěn)定電流最大值。電流超過此值穩(wěn)壓二極管將會損壞。 動態(tài)電阻 Zr ： 在穩(wěn)壓范圍內，穩(wěn)壓二極管管端電壓的變化量與相應的電流變化量的比值 。 電壓溫度系數(shù)CTV ：在穩(wěn)壓二極管中穩(wěn)定

19、電流不變時，環(huán)境溫度變化 1所引起的穩(wěn)定電壓變化。一般穩(wěn)定電壓低于 6V 的穩(wěn)壓二極管電壓溫度系數(shù)為負值，而高于 6V 的電壓溫度系數(shù)為正值。 最大耗散功率PZM ： 穩(wěn)壓二極管正常工作，且穩(wěn)壓參數(shù)變化不超過允許值時，能夠耗散的最大功率，它近似為穩(wěn)定電壓與最大穩(wěn)定電流的乘積。 使用穩(wěn)壓二極管時必須注意，它們可以串聯(lián)使用，串聯(lián)后的穩(wěn)壓值為各管穩(wěn)壓值之和，但不能并聯(lián)使用，以免因穩(wěn)定電壓的差異造成各管電流分配不均勻而引起管子過載損壞。穩(wěn)壓二極管的外形與極性標志與普通二極管相同，根據(jù)其穩(wěn)壓范圍及穩(wěn)壓精度可以分為低壓穩(wěn)壓管(UZ為 2.4V40V)，高壓穩(wěn)壓管(UZ為 40V200V)和精密穩(wěn)壓管(電壓

20、溫度系數(shù)極小 )5.總體電路原理及相關說明5.1 電路圖及其原理 圖5.1.1 錢包防盜報警器電路圖錢包防盜報警器的電路如上圖。它實際上是一臺人體感應式防盜報警器。感應板與地之間存在著一個分布電容C0，這個電容與L、C1等組成電容三點式振蕩器，在由C0、C1、L組成的回路中，從交流通路上來看C0和C1是串聯(lián)的，沒有人接近感應板時，C0容量較小而分壓較大，此高頻分壓通過C2反饋到VT1的基極，足以維持三點式振蕩器產(chǎn)生振蕩。此時射極輸出的R3上壓降較高，于是VT2導通，A因無高電平觸發(fā)信號不工作，B無聲。當有人靠近感應板時，C0容量增大，它兩端的高頻分壓變小，通過C2反饋到VT1基極的正反饋高頻信

21、號不足以維持VT1繼續(xù)工作，VT1停振。這時R3上的電壓降變小，VT2截止，A因TRIG端獲得高電平信號而工作，其輸出端OUT輸出內儲音響電信號，經(jīng)VT3功率放大后推動B發(fā)出響亮的“嗚猩、嗚哩”報警聲。R8、VD2組成穩(wěn)壓電路，輸出約5V直流電壓供給VT2和A用電，使調好的報替器靈敏度不會因電池電壓變化而變化。VD1為溫度補償而加，主要避免因環(huán)境溫度變化而引起的電路工作狀態(tài)不穩(wěn)定。A用KD-9562B型報警專用集成電路，因為元器件購買不太方便，用結構相似，功能相同的KD-9561代替。VT1、VT2均用9011型硅NPN三極管，>70；VT3用9013型硅NPN三極管，>100。V

22、D1用1N4148型硅開關二極管，VD2用2CW53型硅穩(wěn)壓二極管。RP用WH7型微調電阻器。R1R8均用RTX-1/8W型碳膜電阻器。C1、C2用CC1型瓷介電容器，C3、C4用CT1型瓷介電容器，C5、C6用CD11-10V型電解電容器。B用蜂鳴器代替喇叭。G用4F22型6V層疊式電池。L用0.3mm左右的漆包線在外徑為10mm的塑料管上繞18匝脫胎而成。感應板用一塊尺寸約200mm×120mm的金屬片。5.2 電路調試電路調試很簡單：在人手遠離感應板時，微調RP，使B剛剛發(fā)聲，再稍微往回調一下RP，使B發(fā)聲停止。這時用手靠近錢盒，B就會發(fā)聲。報警器的靈敏度不必調得太高，在手離感

23、應板50mm左右時報警即可以了。靈敏度調得太高會使電路穩(wěn)定性降低。6.心得體會因為與期末考試時間有重疊,以及實驗課程較多，加上自己平時比較懶散,初期也沒有制定計劃，所以導致這次課程設計的準備不足。首先體現(xiàn)在電路選擇上，因為沒有做太多前期工作，查閱資料太少，在電路選擇上沒有選用可能更為簡易、成功率更高的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。其次元器件的性能、參數(shù)、使用方法等也不太了解，導致元器件購買出錯，設計電路出錯。由此可見，一個正確的態(tài)度，嚴謹?shù)淖黠L、和充足的準備是非常必要的。這正是我在學習生活中所欠缺的！值得反省。在設計思路上，起初我決定做無線發(fā)射接收的，后來考慮到，警報鈴聲是在拉開一定距離后才響，在人擁擠出無

24、法順利的找回失物，所以最終選擇了觸摸式防盜報警電路。利用Altium Designer 繪制原理圖和3D圖過程中，發(fā)現(xiàn)對于元件的繪制，元件的封裝，庫文件路徑的查找等都非常生疏了，不得不再次翻閱相關書籍。可見，對于已學過的知識，時常的復習、反思是必要的，同時，對于各類軟件，要想熟練操作，那就只有一個方法經(jīng)常使用，熟能生巧。有位偉人說：實踐是檢驗真理的唯一標準。確實，實踐出真知，課本上有很多東西，上課沒有聽懂，或者以后沒有復習導致忘記，甚至上課睡覺沒有聽到的，在自己的實踐中就會有所了解，反復實踐，然后就深入理解，了然于心了，就像我這個電路圖里的電容三點式振蕩電路，在經(jīng)過這次設計后我便了解更多了。此外，細節(jié)決定成敗，我做實物的過程比較坎坷，萬能板就焊了兩次，有虛焊、有短路，滑片變阻器的輸入輸出端口也短接過。更為揪心的是元器件的參數(shù)值拿不準，這應該是失敗的直接原因吧。課程設計還是很有意義的，不僅檢驗了我們所學的知識,還培養(yǎng)了我們對于所學知識綜合運用的能力,提高了我們發(fā)現(xiàn)、提出和解決問題的能力。提高了我們實踐動手能力，為以后的工作生涯開始鋪磚貼瓦。另外，這次