多路防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)報(bào)告

多路防盜報(bào)警器摘要：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)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(duì)財(cái)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(jì)和生產(chǎn)一種價(jià)廉、性能靈敏可靠的防盜報(bào)警器用于居民家中，必將在防盜和保證財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。為此，提出“多路防盜報(bào)警器”的設(shè)計(jì)任務(wù)。任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一種防盜報(bào)警器，適用于倉庫、住宅等地防盜報(bào)警。功能要求防盜路數(shù)可根據(jù)需任意設(shè)定。在同一地點(diǎn)可監(jiān)視多處的安全情況，一旦出現(xiàn)偷盜，用指示燈顯示相應(yīng)的地點(diǎn)，并通過揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警器。設(shè)置不間斷電源，當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，備用電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換供電。本報(bào)警器可用于醫(yī)院住院病人有線“呼叫”。設(shè)計(jì)本報(bào)警器所需的直流穩(wěn)壓電源總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)思路防盜報(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、逛報(bào)警信號(hào)的產(chǎn)生?？刂齐娐房刹捎眠\(yùn)算放大器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或邏輯門等部件進(jìn)行控制。較簡(jiǎn)單的辦法是采用三極管控制，無偷盜情況時(shí)，使三極管處在截止?fàn)顟B(tài)，則被控制的聲、光信號(hào)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(hào)，呼叫值班人員采取相應(yīng)措施。電網(wǎng)正常供電時(shí)，通過電源變壓器降壓后經(jīng)整流、濾波及穩(wěn)壓得報(bào)警器所需直流電壓，為防止電網(wǎng)停電，在控制器的輸入端設(shè)置有備用電源，保證報(bào)警器在停電時(shí)能正常工作。整體框圖本多路報(bào)警器為5路防盜報(bào)警器，每一路有相同的電路結(jié)構(gòu)，控制電路也相同，均由可控硅控制。由總體電路圖可看出，此5路防盜報(bào)警器電路總共有三個(gè)基本組成單元。分別是：電源電路、控制電路、音調(diào)振蕩輸出電路。報(bào)警器的原理框圖控制電路由三極管T、電阻R和穩(wěn)壓二極管Dz組成。電源電壓v1通過R、Dz給T提供基極直流偏置，同時(shí)在Dz兩端并接設(shè)防線使T的基極對(duì)地短路，這時(shí)T處處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出端v0無信號(hào)輸出。一旦防線被破壞，Dz擊穿穩(wěn)壓，T迅速導(dǎo)通，v0輸出信號(hào)使報(bào)警電路工作，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。圖1：多路防盜報(bào)警器原理框圖電網(wǎng)電壓通過電源變壓器降壓后，經(jīng)過二極管整流，電容器濾波，繼承穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后供給控制電路，同時(shí)將備用直流電源通過二極管并入控制電路的輸入端。電網(wǎng)電壓正常供電時(shí)，二極管截止，一旦電網(wǎng)停電，二極管導(dǎo)通，備用電源自動(dòng)供電。圖2：控制電路指示燈可采用發(fā)光二極管LED顯示，控制電路輸出信號(hào)v0使其發(fā)光。顯示器可按不同設(shè)防地進(jìn)行編號(hào)。采用NE555時(shí)基電路和阻容原件組成音調(diào)蕩器，控制器輸出信號(hào)v0控制其工作,NE555時(shí)基電路和阻容元件組成音調(diào)振蕩器，控制器輸出信號(hào)v0控制其工作，NE555的（3）腳輸出音頻信號(hào)使揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警。單元電路設(shè)計(jì)及說明電源電路設(shè)計(jì)及說明電源電路設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是5路防盜報(bào)警器，各路電路結(jié)構(gòu)完全相同，共享一個(gè)直流穩(wěn)壓電源。為了降低設(shè)計(jì)成本，減少功耗，故采用12V直流穩(wěn)壓電源供電。在電網(wǎng)正常供電情況下，可直接將家庭電路中的220V交變電壓通過變壓器降壓、整流橋整流、電容濾波和三端集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后得到12V直流電壓，可充當(dāng)直流穩(wěn)壓電源使用。在電網(wǎng)停止供電時(shí)，即家庭停電時(shí)，備用直流電源直接開始工作，這樣就實(shí)現(xiàn)了電源供電的連續(xù)性。通過利用二極管的正向?qū)ㄌ匦?，?2V直流電源并入電路中，電網(wǎng)供電情況下，二極管沒有正向偏壓，不能導(dǎo)通，由電路直接為報(bào)警電路供電。當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，二極管便獲得正向偏壓，因而能夠?qū)?。備?2V直流電源或電池組開始工作。電源電路圖（3）電源電路相關(guān)說明除去備用直流電源的電源電路，我剛在實(shí)習(xí)中使用過，并且完成了安裝與測(cè)試。家庭電路中的220V經(jīng)過變壓器降壓后變?yōu)榻涣?5V，再使用由四個(gè)相同型號(hào)整流二極管組成的整流電路整流，而后又經(jīng)電解電容C7與瓷片電容濾波后得到20V的直流電壓。然后再用型號(hào)為78L12國際上普遍使用的12V三端集成穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，通過穩(wěn)壓即可得到比較理想的12V直流電壓。三端集成穩(wěn)壓塊之后電路上又并聯(lián)了容量為47nF的瓷片電容與容量較大的電解電容將低于12V少量電壓放大，除此之外，C10與C8還有保護(hù)電路的作用。即當(dāng)電網(wǎng)斷電瞬間，電容上仍然充滿了電荷，電容開始放電，等到電容兩端的電壓小于11.3V時(shí)，二極管D7便開始導(dǎo)通，備用直流電源開始工作。三端穩(wěn)壓塊采用國際上較常用的78L12，可以穩(wěn)12V的直流電壓?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)及說明控制電路設(shè)計(jì)方案本多路報(bào)警器要控制的電路有6路。在電路中起到控制聲、光報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生的作用?？刂齐娐酚卸喾N設(shè)計(jì)方法，也可以用多鐘元件實(shí)現(xiàn)，但我選擇較簡(jiǎn)單的三極管與可控硅，使電路簡(jiǎn)單化，也使之易于實(shí)現(xiàn)?？煽毓璧膶?dǎo)通前提條件是有正向偏壓，然后如果控制極上有一個(gè)高于陰極的電壓信號(hào)，該可控硅便導(dǎo)通。其外，可控硅的一個(gè)重要特點(diǎn)是，一旦導(dǎo)通后，就可以維持導(dǎo)通狀態(tài)，與控制極不再有關(guān)系?？衫每煽毓璧倪@種特性與三極管的導(dǎo)通條件設(shè)計(jì)控制電路。可將接觸式開關(guān)串在三極管的基極上，正常情況下，開關(guān)斷開，三極管基極上沒有電壓，僅有集電極直接與電源相連。要使三極管能正常工作，應(yīng)先調(diào)節(jié)三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使其工作在放大區(qū)。這樣，三極管導(dǎo)通后才能將基極上微小的電流放大后送到發(fā)射極。在發(fā)射極上串聯(lián)一個(gè)較大的電阻，這樣一來，在三極管導(dǎo)通后，發(fā)射極上電阻能獲得較大的電勢(shì)差，然后將其加到可控硅的控制極與陰極上，可控硅就可迅速導(dǎo)通。另外，考慮到接觸式開關(guān)防盜應(yīng)用中，開關(guān)不可能合上以后就不再斷開。一般情況下，接觸式開關(guān)只是短暫的閉合。為了延長(zhǎng)電路的工作時(shí)間，可在三極管的基極與地之間并聯(lián)一個(gè)電解電容，用于延遲電路導(dǎo)通和延續(xù)電路的導(dǎo)通狀態(tài)?？刂齐娐穲D控制電路圖控制電路相關(guān)說明控制電路是整個(gè)多路防盜報(bào)警器電路中的核心。起著控制聲、光報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生的作用。如圖3-2，可控硅的右側(cè)是聲光報(bào)警信號(hào)的輸入端，由圖可看出，只要可控硅導(dǎo)通，聲光報(bào)警信號(hào)便可發(fā)出?？刂齐娐返挠覀?cè)是產(chǎn)生報(bào)警光信號(hào)的電路，其電路也極其簡(jiǎn)單，只需將一個(gè)較大的電阻與燈泡串聯(lián)后接到電源上。圖中，D1也有重大的作用，產(chǎn)生報(bào)警聲信號(hào)電路只有通過D1然后再通過可控硅，才能正常產(chǎn)生報(bào)警聲信號(hào)。要使二極管D1導(dǎo)通，需要其有正向偏壓。要達(dá)到此目的，需使R4阻值較大及使燈泡有一個(gè)較大的功率，使二極管的陰極電位較低。此控制電路中，三極管靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試也比較重要，電路導(dǎo)通時(shí)應(yīng)使三極管工作在放大區(qū)。報(bào)警聲產(chǎn)生電路報(bào)警聲產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)方案首先考慮使用555時(shí)基集成電路，不僅是因?yàn)槠涫褂脧V泛，它也有其獨(dú)特的作用。使用555時(shí)基集成電路之前還需了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作過程。555時(shí)基電路的工作過程：當(dāng)2腳，即比較器A2的反相輸入端加進(jìn)電位低于?VDD的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，則VT9、VTll導(dǎo)通，給雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中的VTl4提供一偏流，使VTl4飽和導(dǎo)通，它的飽和壓降Vces使VTl5的基極處于低電平，使VTl5截止，VTl7飽和，從而使VTl8截止，VTl9導(dǎo)通，VT20完全飽和導(dǎo)通，VT21截止。因此，輸出端3腳輸出高電平。此時(shí)，不管6端(閾值電壓)為何種電平，由于雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(VTl4-VTl7)中的4．7kΩ電阻的正反饋?zhàn)饔?VTl5的基極電流是通過該電阻提供的)，3腳輸出高電平狀態(tài)一直保持到6腳出現(xiàn)高于?VDD的電平為止。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)消失后，即比較器A2反相輸入端2腳的電位高于?VDD，則VT9、VTll截止，VTl4因無偏流而截止，此時(shí)若6腳無觸發(fā)輸入，則VTl7的Vces飽和壓降通過4.7kΩ電阻維持VTl3截止，使VTl7飽和穩(wěn)態(tài)不變，故輸出端3腳仍維持高電平。同時(shí)，VTl8的截止使VT6也截止。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)加到6腳時(shí)，且電位高于?VDD時(shí)，則VTl、VT2、VT3都導(dǎo)通。此時(shí)，若2腳無外加觸發(fā)信號(hào)使VT9、VTl4截止，則VT3的集電極電流供給VTl5偏流，使該級(jí)飽和導(dǎo)通，導(dǎo)致VTl7截止，進(jìn)而VTl8導(dǎo)通，VTl9、VT2都截止，VT21飽和導(dǎo)通，故3腳輸出低電平。當(dāng)6腳的觸發(fā)信號(hào)消失后，即該腳電位降至低于?VDD時(shí)，則VTl、VT2、VT3皆截止，使VTl5得不到偏流。此時(shí)，若2腳仍無觸發(fā)信號(hào)，則VTl5通過4.7kΩ電阻得到偏流，使VTl5維持飽和導(dǎo)通，VTl7截止的穩(wěn)態(tài)，使3腳輸出端維持在低電平狀態(tài)。同時(shí)，VTl8的導(dǎo)通，使放電級(jí)VT6飽和導(dǎo)通。通過上面兩種狀態(tài)的分析，可以發(fā)現(xiàn)：只要2腳的電位低于?VDD，即有觸發(fā)信號(hào)加入時(shí)，必使輸出端3腳為高電平；而當(dāng)6腳的電位高于?VDD時(shí)，即有觸發(fā)信號(hào)加進(jìn)時(shí)，且同時(shí)2腳的電位高于?VDD時(shí)，才能使輸出端3腳有低電平輸出。4腳為復(fù)位端。當(dāng)在該腳加有觸發(fā)信號(hào)，即其電位低于導(dǎo)通的飽和壓降0.3V時(shí)，VT8導(dǎo)通，其發(fā)射極電位低于lV，因有D3接入，VTl7為截止?fàn)顟B(tài)，VTl8、VT21飽和導(dǎo)通，輸出端3腳為低電平。此時(shí)，不管2腳、6腳為何電位，均不能改變這種狀態(tài)。因VT8的發(fā)射極通過D3及VTl7的發(fā)射極到地，故VT8的發(fā)射極電位任何情況下不會(huì)比1.4V電壓高。因此，當(dāng)復(fù)位端4腳電位高于1.4V時(shí)，VT8處于反偏狀態(tài)而不起作用，也就是說，此時(shí)輸出端3腳的電平只取決于2腳、6腳的電位。顯然，555電路內(nèi)含兩個(gè)比較器A1和A2、一個(gè)觸發(fā)器、一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)放電晶體管。兩個(gè)比較器分別被電阻R1、R2和R3構(gòu)成的分壓器設(shè)定的?VDD和?VDD。參考電壓所限定。為進(jìn)一步理解其電路功能，并靈活應(yīng)用555集成塊，下面簡(jiǎn)要說明其作用機(jī)理。從圖3-3可見，三個(gè)5kΩ電阻組成的分壓器，使內(nèi)部的兩個(gè)比較器構(gòu)成一個(gè)電平觸發(fā)器，上觸發(fā)電平為?VDD，下觸發(fā)電平為?VDD。在5腳控制端外接一個(gè)參考電源Vc，可以改變上、下觸發(fā)電平值。比較器Al的輸出同或非門l的輸入端相接，比較器A2的輸出端接到或非門2的輸入端。由于由兩個(gè)或非門組成的RS觸發(fā)器必須用負(fù)極極性信號(hào)觸發(fā)，因此，加到比較器Al同相端6腳的觸發(fā)信號(hào)，只有當(dāng)電位高于反相端5腳的電位時(shí)，R—S觸發(fā)器才翻轉(zhuǎn)；而加到比較器A2反相端2腳的觸發(fā)信號(hào)，只有當(dāng)電位低于A2同相端的電位?VDD時(shí)，R—S觸發(fā)器才翻轉(zhuǎn)。通過上面對(duì)等效功能電路和CA555時(shí)基電路的內(nèi)部等效電路的分析，可得出555各功能端的真值表。555時(shí)基電路接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器引腳26437電平≤?VDD*1.4V高電平懸空狀態(tài)電平<?VDD≥?VDD1.4V低電平低電平電平<?VDD>?VDD1.4V保持電平保持電平**0.3V低電平低電平由表可看出，S、R、MR的輸入不一定是邏輯電平，可以是模擬電平。因此，該集成電路兼有模擬和數(shù)字電路的特色。 一般的報(bào)警聲不是連續(xù)的聲音，應(yīng)該是間斷的有高有底的聲音。實(shí)現(xiàn)方法是用RC振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)，然后送入555時(shí)基集成電路，再由3腳輸出振蕩信號(hào)?？紤]到不應(yīng)有負(fù)信號(hào)，故需在555集成電路的3腳上接一個(gè)整流二極管。通過整流后還應(yīng)用電解電容濾掉直流信號(hào)，這樣報(bào)警聲的效果會(huì)更好。但是，僅由555時(shí)基集成電路3腳輸出在經(jīng)整流隔直的振蕩信號(hào)很小，不能直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。故需在輸出端增加一個(gè)放大電路單元。放大電路選用兩級(jí)放大，提高增益，使輸出端得到較高的振蕩信號(hào)，并能驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。報(bào)警聲產(chǎn)生電路圖（3）報(bào)警聲產(chǎn)生電路圖相關(guān)說明圖中，I點(diǎn)為電源輸入端，為整個(gè)報(bào)警聲產(chǎn)生電路供電。G點(diǎn)為接地端，如果G端能正常接地，整個(gè)報(bào)警聲產(chǎn)生電路將接通，振蕩信號(hào)便能驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲?？刂齐娐氛抢每刂艷端來達(dá)到控制整個(gè)報(bào)警聲產(chǎn)生電路的目的。即將G點(diǎn)輸出信號(hào)通過二極管接到可控硅的陽極，這樣一來，可控硅就控制了整個(gè)報(bào)警聲產(chǎn)生電路。在I點(diǎn)與G點(diǎn)之間，555時(shí)基集成電路與R25、R26、C11共同組成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。振蕩頻率f=1.44/(R25+2R26)C11,振蕩頻率為668Hz。在555之后，12V直流電源保證輸出級(jí)放大電路能正常工作。R27用一個(gè)較大的電阻使三極管工作在放大區(qū)。T7為硅材料NPN型高頻中功率管，T8為鍺材料PNP型低頻小功率管。兩個(gè)晶體三極管構(gòu)成兩級(jí)放大電路。（4）單元電路間的連接方法電源電路主要作用是為整個(gè)電路提供持續(xù)不斷的12V直流電源供應(yīng)，以保證有偷盜情況時(shí)電路能正常產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。電源電路輸出端直接連接至控制電路與報(bào)警聲信號(hào)產(chǎn)生電路的輸入端?？刂齐娐吠ㄟ^可控硅連接報(bào)警光信號(hào)與報(bào)警聲信號(hào)產(chǎn)生電路，并控制報(bào)警聲、光信號(hào)的產(chǎn)生。報(bào)警聲信號(hào)產(chǎn)生電路與控制電路之間又連一個(gè)二極管，然后才連到可控硅的陽極上。四、電路參數(shù)計(jì)算1.電源電路參數(shù)計(jì)算組成整流橋的四個(gè)整流二極管型號(hào)相同。每個(gè)二極管的耐壓值為：V=21.2V平均電流為：由于電路中沒有負(fù)載電阻，所以正常情況下，二極管中的電流很小。經(jīng)過濾波后的電路電壓為：=21V(V)時(shí)間常數(shù)：，二極管D7耐壓值為:12V2.控制電路參數(shù)計(jì)算由于各路電路相同，各路的電路參數(shù)也相同。以第一路為例，取R1=43kΩ,R2=180Ω,三極管為高頻小功率管。三極管靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算：指示燈泡的額定電壓為8V,額定電流為0.15A,額定功率為=1.2W,電阻為：=53.3Ω則R4阻值為：=700Ω可控硅的正向電流大于0.15A二極管D1陰極的電位為0.7V3.報(bào)警聲產(chǎn)生電路參數(shù)R25、R26、C11與555構(gòu)成音調(diào)振蕩電路，振蕩頻率為：f=1.44/(R25+2R26)C11,振蕩頻率為668Hz三極管T7的靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算：實(shí)習(xí)小結(jié)當(dāng)聽到布置的作業(yè)是制作一個(gè)防盜報(bào)警器的時(shí)候，我真懷疑我是聽錯(cuò)了的，不敢相信難道我們居然有這樣的實(shí)力去做一個(gè)這樣的物件。萬事開頭難，開始準(zhǔn)備的時(shí)候，就像無頭蒼蠅般無從下手，只好出沒于東西校區(qū)圖書館，遨游網(wǎng)絡(luò)南北處?？戳巳舾蓪?shí)例，有了一點(diǎn)點(diǎn)的頭緒?？墒且粋€(gè)人的力量到底還是有限的，許多的地方還是沒法解決，只好集思廣益，眾人拾柴火焰高！于是我們同組的幾人各自分工，遇有疑問就征詢大家的意見，終于初見成果！下面是畫原理圖的了，dxp已經(jīng)好久不用，打開塵土封面的軟件，把教材翻開，慢慢的一步一步的學(xué)畫，算是吧dxp又重新溫習(xí)了一邊！原理