門鎖防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)

南華大學(xué)電氣工程學(xué)院《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)題目：門鎖防盜報(bào)警器專業(yè)：本11通信01班學(xué)生姓名:蔣順學(xué)號(hào):20114400136起迄日期:2013年12月9日~2013年12月20日指導(dǎo)教師:王彥教研室主任：王彥《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書1．課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容題目：門鎖防盜報(bào)警器要求：電源電壓DC3~12V，利用金屬片作為檢測(cè)傳感器，利用語(yǔ)音芯片完成聲音報(bào)警。注：①可以采用金屬片自制檢測(cè)傳感器，語(yǔ)音芯片和CD4011等制作。二、課程設(shè)計(jì)要求綜合運(yùn)用已學(xué)習(xí)過(guò)模擬電路和數(shù)字電路等知識(shí)，閱讀相關(guān)集成電路芯片資料和相關(guān)文獻(xiàn)，了解電子電路設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，方法和特點(diǎn)，掌握基本的電子電路設(shè)計(jì)和芯片使用方法。一人一題，所設(shè)計(jì)的電路必須制作成功，并且全部或者部分通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真。課程設(shè)計(jì)必須自己獨(dú)立完成，不得從網(wǎng)上下載，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)該課程成績(jī)記零分。課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（報(bào)告）應(yīng)包括有：①電路工作原理分析②電路元器件參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算③電路調(diào)試說(shuō)明④電原理圖和PCB圖（必須自己畫）⑤元器件裝配圖（必須自己畫）⑥元器件清單⑦自己的收獲和體會(huì)⑧要求字?jǐn)?shù)不得少于3500字⑨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)。所有的文檔和表格必須采用Word形式。同類型的設(shè)計(jì)題可以組成一個(gè)設(shè)計(jì)組，組員之間可以開展研究與討論。雷同者均計(jì)0分。閱讀有關(guān)芯片英文參考資料，理解資料內(nèi)容。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。英文資料中的一些詞，如果翻譯拿不準(zhǔn)，可以采用英文（中文）方式標(biāo)注。設(shè)計(jì)資料中的有關(guān)的公式可以直接采用。課程設(shè)計(jì)結(jié)束，需要交制作的作品、文字稿和電子稿，采用Word文檔形式。成績(jī)?cè)u(píng)定：①按ABCDE分檔，其中：優(yōu)秀為A，良好為B，中等為C，及格為D，不及格為E。②課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書占60%，實(shí)物制作占40%。2．對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求〔包括圖表（或?qū)嵨铮┑扔布蟆常涸O(shè)計(jì)電路，安裝調(diào)試或仿真，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書,語(yǔ)言流暢簡(jiǎn)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(jì)算依據(jù)。3．主要參考文獻(xiàn)：黃智偉．全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽技能訓(xùn)練[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011黃智偉．全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽制作實(shí)訓(xùn)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011黃智偉．全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011黃智偉．全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽電路設(shè)計(jì)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011黃智偉．全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽常用電路模塊制作[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011黃智偉等.基于NImultisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007黃智偉.印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)踐[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2002[M]．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001年譚博學(xué)等.集成電路原理及應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2003魏立軍.CMOS4000系列60種常用集成電路的應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，1993[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002[M]．人民郵電出版社1996[M]．4．課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：序號(hào)起迄日期工作內(nèi)容1.資料查找和閱讀2電路方案選擇，電路設(shè)計(jì)和計(jì)算，電路仿真3材料購(gòu)買，電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)4PCB制作，電路元器件安裝5作品調(diào)試6~2013.12.20結(jié)束課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書寫作主指導(dǎo)教師黃智偉日期：2013年10月25日摘要隨著社會(huì)發(fā)展，社會(huì)在進(jìn)步，小偷的能力也在提高，為了有效提高防盜能力，門鎖防盜報(bào)警器營(yíng)運(yùn)而生。此報(bào)警器不同于一般的報(bào)警器，它不光能敏銳的區(qū)分主人和小偷，而且發(fā)現(xiàn)小偷過(guò)后，它能發(fā)出報(bào)警聲，讓小偷聞風(fēng)喪膽，立刻逃竄。它另一個(gè)好處還在于設(shè)有報(bào)警記憶電路，主人回家后能夠根據(jù)指示燈亮滅與否判斷出竊賊是否撬過(guò)門鎖。為了達(dá)到上述條件，此設(shè)計(jì)主要由門鎖金屬部分M和與非門I、R1、C1等組成觸摸式開門延時(shí)電路；與非門Ⅲ和Ⅳ、R3、C2、VT等組成報(bào)警器延時(shí)開關(guān)電路，其中與非門Ⅲ和Ⅳ接成典型的單穩(wěn)態(tài)電路；由于整機(jī)用電很節(jié)省，故每換一次新電池，一般可用一年時(shí)間。故此報(bào)警器具有實(shí)用、安全、方便、耐久等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：防盜實(shí)用安全耐久AbstractWiththesocialdevelopment,socialprogressing,theabilityofthievesisalsoimproving,inordertoeffectivelyimprovetheanti-theftcapability，Doorlockalarmbeginstoworkforus.Thisalarmisdifferentfromthegeneralalarm,itnotonlycansharplydistinguishbetweentheownerandthethief,butalsoafterfoundthethief,itcansendoutalarmsound,letthethiefimmediatelyrunaway.Itisanotheradvantageisprovidedwithanalarmmemorycircuit,theownerreturnedhomeaccordingtotheindicatinglamplightoutornotjudgewhetherthethiefbrokethedoor.Inordertoachievetheabovecondition,thisdesignismainlycomposedofalockmetalpartsofMandNANDI,R1,C1,touchthedoorgatedelaycircuit;NANDIIIandIV,R3,C2,VTetc.thealarmtimedelayswitchcircuit,whereintheNANDgateIIIandIVisconnectedintoatypicalmonostablecircuit;becausetheelectricityisusedlittle,thereforechanginganewbatteryeachtime,generallyworkingoneyear.Thisalarmispractical,safeandconvenient,durableetc..keywords：Securitypracticalsafedurable目錄1.電路原理分析及電路制作----------------------------------------------11.1元器件選擇與制作---------------------------------------------------11.2電路元器件參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算----------------------------------------------2元器件清單----------------------------------------------------------31.4電路原理圖---------------------------------------------------------41.5PCB圖---------------------------------------------------------------41.5.1CD4011芯片資料-------------------------------------------------5計(jì)算機(jī)仿真及分析(multisim)----------------------------------6電路調(diào)試--------------------------------------------------------83.1調(diào)試前的直觀檢查-------------------------------------------83.2調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及檢錯(cuò)糾正如下-------------------------84.結(jié)論------------------------------------------------------------9自己的收獲和體會(huì)----------------------------------------------------95.參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------------101.電路原理分析及電路制作該門鎖防盜報(bào)警器的電路如圖2(第4頁(yè)）。門鎖金屬部分M和與非門I、R1、C1等組成觸摸式開門延時(shí)電路；與非門Ⅲ和Ⅳ、R3、C2、VT等組成報(bào)警器延時(shí)開關(guān)電路，其中與非門Ⅲ和Ⅳ接成典型的單穩(wěn)態(tài)電路；HA是由型號(hào)為KD9561的音樂(lè)芯片組成的音樂(lè)報(bào)警喇叭，它能發(fā)出報(bào)警聲。當(dāng)有人開門鎖時(shí)，人體從周圍感應(yīng)到的雜波信號(hào)（主要為50Hz交流電信號(hào)），經(jīng)門鎖鑰匙和鎖體M傳遞給VD1整流，使與非門I接成的反相器輸入端獲得負(fù)脈沖信號(hào)，其輸出端輸出一串正脈沖信號(hào)。該脈沖信號(hào)經(jīng)VD2隔離、R1限流后，緩慢地向C1充電。如果開鎖時(shí)間不到8秒，則報(bào)警電路無(wú)反應(yīng)。如果開鎖時(shí)間超過(guò)8秒，則C1充電電壓>1/2VDD，由與非門Ⅱ接成的反相器翻轉(zhuǎn)，其輸出端由原來(lái)的高電平變?yōu)榈碗娖?，等于給單穩(wěn)態(tài)電路輸入一個(gè)負(fù)脈沖。于是，由與非門Ⅲ和Ⅳ構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，門Ⅳ輸出負(fù)脈沖，VT通過(guò)R5獲得合適偏流而飽和導(dǎo)通（實(shí)測(cè)管壓降（0.3V），HA通電工作，反復(fù)發(fā)出宏亮的報(bào)警聲。約經(jīng)70s左右，單穩(wěn)態(tài)電路由暫態(tài)翻回穩(wěn)態(tài)，VT截止，HA斷電自動(dòng)停止發(fā)聲。VS、R6、LED和SB2組成報(bào)警記憶電路。在報(bào)警電喇叭尚未工作時(shí)，VS無(wú)觸發(fā)電壓截止，閃爍發(fā)光二極管LED無(wú)電不工作。一旦HA通電工作，VS就會(huì)經(jīng)R6從HA兩端獲得觸發(fā)電壓而導(dǎo)通，使LED通電閃閃發(fā)光。報(bào)警結(jié)束后，由于VS的“自?！碧匦?，LED將一直閃光，直到主人按動(dòng)一下SB2復(fù)位按鈕，才能解除LED的閃光狀態(tài)。這樣，主人回家后根據(jù)LED發(fā)光與否，就可判斷出小偷是否來(lái)撬過(guò)門鎖，并采取相應(yīng)防范措施。電路中，VD1除用作對(duì)人體感應(yīng)雜波信號(hào)整流外，平時(shí)還利用其高反向電阻將門I的輸入端置于高電平。單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)時(shí)間（即延時(shí)報(bào)警時(shí)間）由C2和R32·R3。因此，當(dāng)C2為100μ.F、R3為1MΩ時(shí)，暫態(tài)時(shí)間約為70s。SB1是報(bào)警后的復(fù)位按鈕，主要用于檢驗(yàn)報(bào)警性能后的馬上中止警報(bào)聲。R2是C1的放電電阻。1.1元器件選擇與制作A選用CD4011或TC4011、CC4011，MC14011型4-2輸入端與非門數(shù)字集成電路。VT選用9012或3CG23型硅PNP中功率三極管，β最好在150以上。VS用普通單向可控硅，如MCR100-6、BT169型等。VD1、VD2均用1N4148型硅開關(guān)二極管，亦可用普通1N4001型硅整流二極管來(lái)代替：LED用BTS314058型紅色閃爍發(fā)光二極管。SB1、SB2用小型自復(fù)位按鈕開關(guān)。R1～R5全部用1/8W碳膜電阻器，C1～C3均用漏電小的正品CD11型電解電容器。G可用四節(jié)5號(hào)干電池串聯(lián)組成。HA是型號(hào)為KD9561的音樂(lè)芯片組成的報(bào)警喇叭。除HA外，其余元器件全部焊裝在一個(gè)絕緣密閉小盒內(nèi)，并固定在房門背面。門I的輸出端通過(guò)一段單芯屏蔽線接門鎖金屬部分，HA用雙股電線引到附近聲傳播良好的地方固定。注意：門鎖必須與大地保持良好絕緣，否則報(bào)警電路無(wú)法正常工作。芯片KD9561圖1芯片KD9561引腳功能表1芯片KD9561芯片管腳圖1.2電路元器件參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算觸摸式開門延時(shí)時(shí)間：3R1·C1=3·270000·延時(shí)報(bào)警時(shí)間：2·R3·100s=70s元器件清單表2元器件清單元件標(biāo)號(hào)元件名稱型號(hào)與參數(shù)40114-2輸入與非門CD4011VT三極管9012VS單向晶閘管BT169VD1,VD2二極管IN4148×2LED發(fā)光二極管（紅）BTS11405C1電解電容10uf/16VC2，C3電解電容100uf/16VR1碳膜電阻270KR3，R7碳膜電阻1M×2R2碳膜電阻2MR4，R6碳膜電阻10K×2R5碳膜電阻3KSB1微型輕觸按鈕SB2小型自復(fù)位常閉按鈕G4節(jié)5號(hào)干電池HA音樂(lè)報(bào)警喇叭芯片KD9561電路原理圖圖2電路原理圖1.5PCB圖圖3PCB圖1.5.1CD4011芯片資料1.5.1.1CD4011邏輯圖圖4CD4011邏輯圖1.5.1.2CD4011PCB制作資料圖5CD4011PCB制作資料表3CD4011PCB制作資料圖6CD4011PCB制作資料2.計(jì)算機(jī)仿真及分析(multisim)注：由于找不到三極管9012，通過(guò)查閱資料知，可用2SA1015替換。HA、LED1未工作時(shí)的狀態(tài)圖7c1充電時(shí)的狀態(tài)此狀態(tài)時(shí)的仿真分析：此時(shí)電容C1在緩慢充電，三極管2SA1015未導(dǎo)通，如圖2，HA正極電壓接近零，HA不工作?？煽毓鐱T169控制級(jí)無(wú)正向觸發(fā)電壓，可控硅截止，LED1未被連通，不亮。HA、LED1工作時(shí)的狀態(tài)圖8c2充電，VT導(dǎo)通時(shí)的狀態(tài)此狀態(tài)時(shí)的仿真分析：此時(shí)電容C2在緩慢充電，三極管2SA1015導(dǎo)通，如圖3，HA正極電壓為4.33V，HA工作。可控硅BT169控制級(jí)有正向觸發(fā)電壓，可控硅導(dǎo)通，LED1被連通，燈亮。3.1調(diào)試前的直觀檢查電路安裝完畢，通常不宜急于通電，先要認(rèn)真檢查一下。檢查內(nèi)容包括：=1\*GB3①.連線是否正確檢查電路連線是否正確，包括錯(cuò)線、少線和多線。查線的方法通常有兩種：=2\*GB3②.按照電路圖檢查安裝的線路這種方法的特點(diǎn)是，根據(jù)電路圖連線，按一定順序逐一檢查安裝好的線路，由此，可比較容易查出錯(cuò)線和少線。=3\*GB3③.按照實(shí)際線路來(lái)對(duì)照原理電路進(jìn)行查線這是一種以元件為中心進(jìn)行查線的方法。把每個(gè)元件（包括器件）引腳的連線一次查清，檢查每個(gè)去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯(cuò)線和少線，還容易查出多線。=5\*GB3⑤元、器件安裝情況檢查元、器件引腳之間有無(wú)短路；連接處有無(wú)接觸不良；二極管、三極管、集成塊和電解電容極性等是否連接有誤。=6\*GB3⑥電源供電（包括極性）、信號(hào)源連線是否正確。=7\*GB3⑦電源端對(duì)地（┴）是否存在短路。在通電前，斷開一根電源線，用萬(wàn)用表檢查電源端對(duì)地（┴）是否存在短路。檢查直流穩(wěn)壓電源對(duì)地是否短路。若電路經(jīng)過(guò)上述檢查，并確認(rèn)無(wú)誤后，就可轉(zhuǎn)入調(diào)試。3.2調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及檢錯(cuò)糾正如下問(wèn)題一：線路都接上后沒(méi)反應(yīng)檢錯(cuò)：撥動(dòng)開關(guān)但是沒(méi)效果，想到開關(guān)沒(méi)上網(wǎng)查資料，而是根據(jù)電子器件老板的話來(lái)焊接的，分析可能開關(guān)焊錯(cuò)了。用萬(wàn)用表測(cè)出開關(guān)沒(méi)接通，發(fā)現(xiàn)開關(guān)沒(méi)效果。糾正：重新買了開關(guān)焊上。問(wèn)題二：喇叭會(huì)叫，但燈不亮。檢錯(cuò)：用萬(wàn)用表測(cè)出發(fā)光二極管兩端電壓為4.5V左右，超出最高電壓，二極管可能已燒壞。糾正：換一個(gè)發(fā)光二極管焊上，并串聯(lián)一個(gè)阻值為200Ω左右的電阻。4.結(jié)論綜合運(yùn)用已學(xué)習(xí)過(guò)模擬電路和數(shù)字電路等知識(shí)，閱讀相關(guān)集成電路芯片資料和相關(guān)文獻(xiàn)，了解電子電路設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，方法和特點(diǎn)，掌握了基本的電子電路設(shè)計(jì)和芯片使用方法。此方案制定后，通過(guò)multisim仿真可知，此方案符合要求，能達(dá)到報(bào)警目標(biāo)。自己的收獲和體會(huì)總的來(lái)說(shuō)，我對(duì)這門課是熱情高漲的。第一，我從小就對(duì)這種小制作很感興趣，那時(shí)不懂焊接，卻喜歡把東西給拆來(lái)裝去，但這樣一來(lái)，這東西就給廢了。現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)正是學(xué)習(xí)如何把東西“裝回去”。每次完成一個(gè)步驟，我都很有“成就感”。第二，課程設(shè)計(jì)是以學(xué)生自己動(dòng)手，掌握一定操作技能并親手設(shè)計(jì)、制作、組裝與調(diào)試為特色的。它將基本技能訓(xùn)練，基本工藝知識(shí)和創(chuàng)新啟蒙有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)我們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，。作為信息時(shí)代的大學(xué)生，作為國(guó)家重點(diǎn)培育的高技能人才，僅會(huì)操作鼠標(biāo)是不夠的，基本的動(dòng)手能力是一切工作和創(chuàng)造的基礎(chǔ)和必要條件。通過(guò)兩周的學(xué)習(xí)與制