電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、題目：非法入侵報(bào)警電路設(shè)計(jì) 班級：08計(jì)科（2）班 學(xué)號：200810510204 姓名： 指導(dǎo)：魯老師 時間：12.2012.27 電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名： 班級：08計(jì)科（2）班 指導(dǎo)老師：魯老師 設(shè)計(jì)課題： 非法入侵報(bào)警電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一個（感興趣的電工電子技術(shù)應(yīng)用）電路，要求電子元件超過3050個或以上，根據(jù)應(yīng)用電路的功能，確定封面上的題目，然后完成以下任務(wù)：1、分析電路由幾個部分組成，并用方框圖對它進(jìn)行整體描述；2、對電路的每個部分分別進(jìn)行單獨(dú)說明，畫出對應(yīng)的單元電路，分析電路原理、元件參數(shù)、所起的作用、以及與其他部分電路的關(guān)系等等；3、用簡單的電路圖繪圖軟件繪出整

2、體電路圖，在電路圖中加上自己的班級名稱、學(xué)號、姓名等信息；4、對整體電路原理進(jìn)行完整功能描述；5、列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單。設(shè)計(jì)步驟1、查閱相關(guān)資料，開始撰寫設(shè)計(jì)說明書；2、先給出總體方案并對工作原理進(jìn)行大致的說明；3、依次對各部分分別給出單元電路，并進(jìn)行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計(jì)算、功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說明；4、列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；5、總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說明；6、列出設(shè)計(jì)中所涉及的所有參考文獻(xiàn)資料。參考文獻(xiàn)【1】秦曾煌；電工學(xué)簡明教程；高等教育出版社；2007.6【2】王澄非；電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐；東南大學(xué)出版社；1999.10【3】李銀華；電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)；北京航空航天大

3、學(xué)出版社；2005.6【4】韓振振；數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)；大連理工大學(xué)出版社；2000.1【5】高吉祥；電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)；電子工業(yè)出版社；2002.2【6】康光華；電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）；北京：高等教育出版社；2006【7】朱紅永 陳勇 王博；555定時器構(gòu)成的報(bào)警電路設(shè)計(jì)；海軍蚌埠士官學(xué)校基礎(chǔ)部,安徽蚌埠233012 ； 2009 年增刊【8】李??； 555定時器及其應(yīng)用；沈陽師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 遼寧 沈陽 110000【9】黃曉春；555定時器原理及應(yīng)用；湖北省英山理工中?！?0】陳輝； 555定時器在定時控制電路中的應(yīng)用研究； 西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 甘肅 蘭州 7

4、30070【11】楊宇 趙玉霞 徐剛 ；555 定時器功能及應(yīng)用的探討；陸軍航空兵學(xué)院信息技術(shù)教研室， 北京101123 ；2007.5目錄1、 總體方案與原理說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42、 穩(wěn)壓電源電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53、 控制電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64、 聲報(bào)警電路. . . . . . . .

5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75、 光報(bào)警電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86、 總體電路原理相關(guān)說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97、 總體電路原理圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108、 元件清單；. . . . . . . . . . . . . . . .

6、. . . . . . . . . . . . . . . . . .119、 參考文獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1210、設(shè)計(jì)心得體會. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13一、總體方案與原理說明在現(xiàn)實(shí)生活中，我們經(jīng)常會在家中遇到警情，比如有人入室偷竊，因此設(shè)計(jì)一個家用非法入侵報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警電路發(fā)出警笛聲和警燈的周期閃爍；警笛音量和警燈閃爍時間均可調(diào)；警燈用220伏燈泡，警笛用8歐、2瓦揚(yáng)聲器。圖1 報(bào)警電路方框圖如圖

7、1所示，220V的交流電經(jīng)過變壓器后，電壓達(dá)到一個符合要求的幅值，再經(jīng)過整流電路，交流電壓變成脈動的直流電壓。由于次脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。為了使電路輸出穩(wěn)定，在整流和濾波后加上一個穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的輸出，即可當(dāng)作直流電壓源使用，為后面的控制電路和報(bào)警電路提供直流電壓。當(dāng)觸發(fā)控制電路后，有一個脈沖輸出到聲報(bào)警電路和光報(bào)警電路，從而使揚(yáng)聲器發(fā)出聲報(bào)警信號、燈泡閃爍。整個電路就是這樣產(chǎn)生報(bào)警的。 防盜報(bào)警器的關(guān)鍵部分是報(bào)警控制電路，由控制電路控制聲、光報(bào)警信號產(chǎn)生?？刂齐娐房刹捎眠\(yùn)算放大器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或者邏輯門等部件進(jìn)行控制。較簡單的辦

8、法是采用三極管控制，無偷盜情況時，是三極管處在截止?fàn)顟B(tài)，則被控制的聲、光信號產(chǎn)生電路不工作；一旦有偷盜情況，立即使三極管導(dǎo)通，被控制的聲、光產(chǎn)生電路產(chǎn)生聲、光報(bào)警信號，呼叫人采取相應(yīng)措施。但是，一種更好的方法是采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它不僅能夠控制信號產(chǎn)生電路的工作，而且能夠控制信號產(chǎn)生的時間，使報(bào)警信號能夠在發(fā)出一段時間后自動消失。采用NE555時基電路和組容元件組成音調(diào)振蕩器和控制警光的振蕩器，控制器輸出信號Vo控制其工作，通過改變接入555震蕩電路的電阻，可以改變輸出信號的頻率，從而調(diào)節(jié)警笛音量和警燈閃爍時間。二、單元電路1穩(wěn)壓電源電路圖2穩(wěn)壓電源部分原理圖 圖2中TF為電源變壓器，它的作用是

9、將交流電網(wǎng)電壓U1變成整流電路要求的交流電壓。四只整流二極管接成電橋的形式，在任意時刻都只有其中兩只是導(dǎo)通的，其余兩只截止，故能將輸出信號變成脈動的直流電壓.由于電抗元件在電路中有儲能作用，并聯(lián)的電容在電源供給的電壓升高時，能把部分能量存儲起來，而當(dāng)電源電壓降低時，就把電場能量釋放出來，使負(fù)載電壓比較平滑，從而起到濾波作用。經(jīng)過濾波的電壓輸入到穩(wěn)壓管7812后，輸出即可得到穩(wěn)定的12V直流電壓。 濾波電容C1、C2一般選取幾百幾千微法，這里取100uF。當(dāng)穩(wěn)壓器距離整流濾波電路比較遠(yuǎn)時，在輸入端必須接入電容器C3（數(shù)值為0.33F ），以抵消線路的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。輸出端電容C4(0

10、.1F)用以濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應(yīng)。三、單元電路2控制電路圖3 控制部分原理圖 如圖3所示，S1為控制開關(guān)，即為報(bào)警器設(shè)防點(diǎn)。555定時器構(gòu)成了一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，非法入侵報(bào)警就是利用這個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路控制報(bào)警信號。沒有觸發(fā)信號時，即開關(guān)斷開，輸入2端的電壓U2處于高電平，輸出端U3為低電平。當(dāng)有人（竊賊）不小心碰到了開關(guān)，致使開關(guān)閉合，從而使輸入端短接接地。輸入為低電平時，輸出U3為高電平，即產(chǎn)生了一個控制信號。輸出高電平的脈沖寬度tw是由電阻R2和電容C2決定的。圖4 單穩(wěn)態(tài)電路部分輸出波形 通常R2的取值在幾百歐到幾兆歐之間，電容取值為幾百皮發(fā)到幾百微發(fā)。實(shí)際中要求報(bào)警

11、信號產(chǎn)生30秒左右即可，也就是說脈沖寬度為30秒。所以電容取30uF時，電阻值為：。四、單元電路3聲報(bào)警電路圖5 聲報(bào)警部分原理圖 555集成芯片共有八個引出端：1端（地GND），2端（觸發(fā)TRIG），3端（輸出OUT），4端（復(fù)位RESET），5端（控制CVOLT），6端（閾值THOLD），7端（放電DISCHG），8端（電源VCC）。其功能為：當(dāng)6，2同時為“1”時，輸出3端為“0”；當(dāng)6，2同時為“0”時，輸出3端為“1”；當(dāng)6端為“0”時，2端為“1”，輸出3端不變；反之，6端為“1”時，2端為“0”，輸出3端不變。 如圖5，控制信號通過555定時器的4輸入端接入聲報(bào)警電路。這里555

12、定時器構(gòu)成了多諧振蕩器，當(dāng)555的4輸入端有高電平輸入時，輸出就可以得到一個周期性的矩形波。 矩形波輸入到揚(yáng)聲器，從而使揚(yáng)聲器發(fā)出聲報(bào)警信號?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)R1的值改變輸出波形的頻率，即調(diào)節(jié)報(bào)警音量。取C2=0.22uF，R2=2.4k。多諧振蕩電路的振蕩頻率為使揚(yáng)聲器正常工作，頻率應(yīng)控制在f>0.5kHz,因此R1<8.2k，即電位器R1的調(diào)節(jié)范圍為（08.2k）。五、單元電路 4光報(bào)警電路圖6 光報(bào)警原理圖多諧振蕩部分原理同聲報(bào)警電路。在圖6中q1為二極管，v1為電源，DS1為燈泡，當(dāng)有人（竊賊）不小心碰到開關(guān)時555的3端輸出高電平后，使光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，耦合器左邊電

13、路導(dǎo)通，從而加了一個高電平給可控硅晶閘管的控制端，使晶閘管導(dǎo)通，燈泡閃爍發(fā)光，發(fā)出光報(bào)警；當(dāng)沒有人碰到時，發(fā)光二極管不發(fā)光，二極管q1處于截止?fàn)顟B(tài)，電路不導(dǎo)通，沒有電流通過，燈泡不發(fā)光。為使人眼能夠分辨出光的閃爍，最好諧振頻率在10Hz以下。根據(jù)，取10k,=0.22uF,可得電位器的值應(yīng)大于630k。六、總體電路原理相關(guān)說明在穩(wěn)壓電源電路中的四只整流二極管接成電橋的形式，在任意時刻都只有其中兩只是導(dǎo)通的，其余兩只截止，故能將輸出信號變成脈動的直流電壓。由于電抗元件在電路中有儲能作用，并聯(lián)的電容在電源供給的電壓升高時，能把部分能量存儲起來，而當(dāng)電源電壓降低時，就把電場能量釋放出來，使負(fù)載電壓比

14、較平滑，從而起到濾波作用。經(jīng)過濾波的電壓輸入到穩(wěn)壓管7812后，輸出即可得到穩(wěn)定的12V直流電壓。在控制電路中的555定時器構(gòu)成了一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，利用這個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路控制報(bào)警信號。沒有觸發(fā)信號時，即開關(guān)斷開，輸入2端的電壓U2處于高電平，輸出端U3為低電平。當(dāng)有人（竊賊）不小心碰到了開關(guān)，致使開關(guān)閉合，從而使輸入端短接接地。輸入為低電平時，輸出U3為高電平，即產(chǎn)生了一個控制信號。在聲報(bào)警電路電路中的555定時器的4輸入端有高電平輸入時，輸出就可以得到一個周期性的矩形波。 矩形波輸入到揚(yáng)聲器，從而使揚(yáng)聲器發(fā)出聲報(bào)警信號。在光報(bào)警電路中的555定時器的3端輸出高電平后，使光電耦合器的發(fā)光二極

15、管發(fā)光，耦合器左邊電路導(dǎo)通，從而加了一個高電平給可控硅晶閘管的控制端，使晶閘管導(dǎo)通，燈泡閃爍發(fā)光。電路用220V的交流電經(jīng)過變壓器后，電壓達(dá)到一個符合要求的幅值，再經(jīng)過整流電路，交流電壓變成脈動的直流電壓。由于次脈動的直流電壓還含有較大的紋波，在通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。在整流和濾波后加上一個穩(wěn)壓電路，以輸出穩(wěn)定電流。穩(wěn)壓電路的輸出，即可當(dāng)作直流電壓源使用，為后面的控制電路和報(bào)警電路提供直流電壓，輸出直流電壓+12V。為后面三個555芯片提供直流電壓。在無偷盜情況時，三極管處在截止?fàn)顟B(tài)，則被控制的聲、光信號產(chǎn)生電路不工作；當(dāng)小偷不小心碰到開關(guān)使開關(guān)閉合，由U2構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸

16、發(fā)器電路產(chǎn)生一個高電平脈沖，U3的4端接收到高電平后，產(chǎn)生多諧振蕩并將信號輸出到揚(yáng)聲器，產(chǎn)生聲音報(bào)警。U4產(chǎn)生多諧振蕩激發(fā)U5光電耦合器導(dǎo)通，使可控硅導(dǎo)通，從而使燈泡閃爍發(fā)光，產(chǎn)生光報(bào)警。七、總體電路原理圖：八、元件清單名稱位號型號數(shù)量電阻R120k1R2910k1R610k1R71k1電解電容C1、C3100uF2電容C20.33uF1C40.1uF1C530uF1C6、C7、C90.01uF3C8、C100.22uF2開關(guān)S1SW SPST1揚(yáng)聲器LS11電位器R3、R52555定時器U3、U42燈泡DS1220V、100W1光電二極管U51變壓器TF11整流橋D1-D4IBQ401可控硅

17、Q12N6811穩(wěn)壓管U178L121九、參考文獻(xiàn)【1】秦曾煌；電工學(xué)簡明教程；高等教育出版社；2007.6【2】王澄非；電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐；東南大學(xué)出版社；1999.10【3】李銀華；電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)；北京航空航天大學(xué)出版社；2005.6【4】韓振振；數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)；大連理工大學(xué)出版社；2000.1【5】高吉祥；電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)；電子工業(yè)出版社；2002.2【6】康光華；電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）；北京：高等教育出版社；2006【7】朱紅永； 陳勇 王博；555定時器構(gòu)成的報(bào)警電路設(shè)計(jì)；海軍蚌埠士官學(xué)校基礎(chǔ)部,安徽蚌埠233012 ； 2009 年增刊【8】李??； 555定時器及

18、其應(yīng)用；沈陽師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 遼寧 沈陽 110000【9】黃曉春；555定時器原理及應(yīng)用；湖北省英山理工中?！?0】陳輝； 555定時器在定時控制電路中的應(yīng)用研究； 西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 甘肅 蘭州 730070【11】楊宇 趙玉霞 徐剛 ；555 定時器功能及應(yīng)用的探討；陸軍航空兵學(xué)院信息技術(shù)教研室， 北京101123 ；2007.5十、設(shè)計(jì)心得體會 一個星期很快就過去了，雖然只有短短的一周，但我知道了非法入侵報(bào)警電路是怎樣設(shè)計(jì)出來的，并知道了它的原理，現(xiàn)在我可以自豪的說給我原件我可以自己做一個非法入侵報(bào)警電路。剛開始找到題目并從網(wǎng)上找到了相關(guān)要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容和基本的原理，經(jīng)過一周的時間我不斷從網(wǎng)上、圖書館、課本查找相關(guān)的內(nèi)容，不斷擴(kuò)充我的知識，加強(qiáng)了我的薄弱的知識點(diǎn)，從中學(xué)到了很多知識，概而言之，主要可以歸納為以下幾點(diǎn)： 第一，加深了對課本知識的理解。激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性。我以前上理論課時，總是不太重視，以為這些書本上的東西離現(xiàn)實(shí)太遠(yuǎn)了。其實(shí)，這些知識正是我們在日常生活中經(jīng)常用到的，電子技術(shù)的知識無處不在。通過這次課程設(shè)計(jì)，我真正認(rèn)識到了學(xué)好專業(yè)知識的重要，相信以后會在這方面我會更加重視的。第二，這次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使我對555定時器的原理及其應(yīng)用