多路電路斷路報警器設(shè)計

摘要多路斷線報警器能同時對多個地點進行防盜監(jiān)控，一旦某處的警戒線被盜碰斷，則報警器會立即發(fā)出報警聲，同時指示出發(fā)生盜情的地點。這對財產(chǎn)保管起到了良好的保護作用，隨著社會的發(fā)展，報警器的使用相當(dāng)頻繁，一個物便價美的報警器自然更是被消費者所喜愛，技術(shù)越先進，百姓的生活也得到了提高，在一定程度上有益于社會的穩(wěn)定和繁榮。本次課程設(shè)計電路由檢測電路、LED指示電路、觸發(fā)控制電路、音頻振蕩器和音頻放大輸出電路組成，檢測電路是由電阻、非門、開關(guān)組成，LED指示電路是由發(fā)光二極管、電阻組成，觸發(fā)控制電路是由與非門、電阻、二極管，音頻振蕩器是由與非門、電阻、電容組成，音頻放大輸出電路是由三極管、電阻、揚聲器組成。關(guān)鍵詞報警器；監(jiān)控；二極管；揚聲器；三極管

緒論我相信安全是每一個人在做事之前考慮的第一點，因為只有安全了，才能寶貴的生命不受到傷害，才是生活充滿快樂、更加美好。人類社會進入21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)獲得了空前的發(fā)展。當(dāng)今，由于電子計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)的進步，使人們在空間和時間上的距離都大大地縮短了?，F(xiàn)在，大家坐在家里便可以了解發(fā)生在世界各地的事情，通過電視屏幕就可以看到大洋彼岸進行的國際體育比賽，或千里之外的親人“面對面”交談。查閱資料可以不去圖書館，訂票購物都可以在家里進行。無紙辦公，在家上班也變得輕而易舉。從琳瑯滿目，功能紛呈的家用電器到工廠自動化控制生產(chǎn)過程，從宇宙航行到水下機器人作業(yè)，從電報電話到光纖通信，所有這一切都向人們顯示信息時代繁花似錦的動人景象。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財產(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)計和生產(chǎn)一種價廉、性能靈敏可靠的防盜報警器用于居民家中，必將在防盜和保證財產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。為此，提出“多路斷線報警器”的設(shè)計任務(wù)。該報警器適用于家庭防警、也適用于中小企事業(yè)單位。其特點是靈敏、可靠，一經(jīng)觸發(fā)，可以立即報警。

第1章整體設(shè)計方案擬定電路設(shè)計經(jīng)過一系列的驗證，最終得出此電路可以用模數(shù)電和單片機來實現(xiàn)，兩種方案各有優(yōu)勢，也有各自的不足，下面我們來一一介紹。方案一：本電路可以通過數(shù)模電來實現(xiàn)，電路由電源電路，指示電路，檢測電路，觸發(fā)電路，振蕩電路，觸發(fā)電路和報警電路構(gòu)成，電路通過檢測電路檢測到信號，再經(jīng)過觸發(fā)電路，振蕩電路將信號處理，最后通過驅(qū)動電路將信號送的指示電路完成報警，其電路框圖如圖1-1所示。檢測檢測電路觸發(fā)電路振蕩電路驅(qū)動電路報警電路指示電路電源電路圖1-1模數(shù)電電路框圖方案二：電路還可以通過單片機來實現(xiàn)，電路由單片機最小系統(tǒng)，檢測電路，控制電路和指示報警電路構(gòu)成。檢測電路將信號檢測到后送到單片機中，單片機經(jīng)過程序的控制，輸出信號到指示報警電路中，實現(xiàn)電路功能，其系統(tǒng)框圖如圖1-2所示。單單片機最小系統(tǒng)控制電路報警電路顯示電路檢測電路圖1-2單片機電路框圖方案確定：經(jīng)過一系列的比較，本電路最終采用模數(shù)電來作為此次畢業(yè)設(shè)計的最終電路，模數(shù)電的電路相對單片機而言，其電路組成更簡單，原理更加容易理解，且造價便宜，能夠很好的完成此次畢業(yè)設(shè)計的所有功能。

第2章單元電路的設(shè)計2.1電源電路設(shè)計電子電路要正常工作，電源必不可少，并且電源性能對電路、電子儀器和電子設(shè)備的使用壽命、使用性能等影響很大，所以對電源的性能要求很高。在電源電路的設(shè)計中有全波整流和半波整流兩種類型，但全波整流的輸出是交流輸入電壓的0.9倍，效率高，直流電壓平穩(wěn)。而半波整流輸出是交流輸入的0.45倍，效率低。根據(jù)電壓的充分利用整流電路選用單向橋式整流電路。電源電路原理圖如圖2-1所示。圖2-1電源電路原理圖工作原理：通過變壓器將220V變?yōu)?2V，利再用4個二極管接成電橋使正負半周的電壓經(jīng)過兩只二極管交替導(dǎo)通，即在負載上形成了單方向的全波脈沖電壓。其中單向橋式整流電路對電壓的利用率高。在橋式整流電路中，交流電在一個周期內(nèi)有兩個半波電流以相同方向通過負載所以該整流電路輸出的直流電壓比半波整流電路增加一倍，即Ui=0.9Uo。2.2指示電路的設(shè)計指示電路是由4個發(fā)光二極管組成，發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流。在斷路控制電路完好時，在發(fā)光二極管的正負兩端都是高電平，指示燈不亮，若當(dāng)有一條斷路是，其中對應(yīng)的二極管負極接地，指示燈點亮。電路通過非門與發(fā)光二極管相接，非門有一個輸入和一個輸出端。邏輯符號中輸出端的圓圈代表反相的意思。當(dāng)其輸入端為高電平（邏輯1）時輸出端為低電平（邏輯0），當(dāng)其輸入端為低電平時輸出端為高電平。也就是說，輸入端和輸出端的電平狀態(tài)總是反相的。其指示電路電路圖如下。圖2-2指示電路當(dāng)所有開關(guān)都閉合，當(dāng)非門輸出為高電平，LED不發(fā)光；當(dāng)某一處開關(guān)斷開，與之對應(yīng)的非門變?yōu)榈碗娖?，則與之對應(yīng)的LED燈發(fā)光。2.3觸發(fā)電路設(shè)計圖2-3觸發(fā)電路如圖2-3所示，電路由開關(guān)，非門和與非門組成，與非門是與門和非門的結(jié)合，先進行與運算，再進行非運算。與非運算輸入要求有兩個，如果輸入都用0和1表示的話，那么與運算的結(jié)果就是這兩個數(shù)的乘積。如1和1（兩端都有信號），則輸出為0；1和0，則輸出為1；0和0，則輸出為1。與非門的結(jié)果就是對兩個輸入信號先進行與運算，再對此與運算結(jié)果進行非運算的結(jié)果。簡單說，與非與非，就是先與后非。當(dāng)開關(guān)閉合，與非門輸出為低電平，D1、D2截止；當(dāng)開關(guān)斷開，與非門輸出為高電平。2.4音頻振蕩電路設(shè)計圖2-4音頻振蕩電路如圖2-4所示，當(dāng)與非門U2A或U2B輸出為低電平時，電路通過二極管，由于二極管的單向?qū)щ娦?，電路無法流通，電路無法正常工作，所以音頻振蕩器不振蕩；當(dāng)與非門U2A或U2B輸出為高電平，二極管導(dǎo)通，將信號輸送到下一級，通過與兩個與非門比較，輸出一個信號使音頻振蕩器工作。電路正常工作。2.5音頻放大電路設(shè)計圖2-5音頻放大電路如圖2-5所示，音頻放大輸出電路：當(dāng)音頻振蕩器不振蕩時，不發(fā)聲，報警器處于警戒狀態(tài)；音頻振蕩器振蕩工作，其輸出的音頻振蕩信號經(jīng)Q1放大后，驅(qū)動LS1發(fā)出報警聲。人聽到聲音后，根據(jù)發(fā)光二極管檢查電路2.6整機電路工作原理此報警器是一種光報警器和聲音報警器的結(jié)合。該多路斷線式防盜報警器電路由檢測電路、LED指示電路、觸發(fā)電路、音頻振蕩器和音頻放大輸出電路組成，以電路斷線作為報警器的工作信號，對報警器的監(jiān)控地段進行實時監(jiān)控，由于設(shè)計是多路性，此報警裝置能對實驗中不同的四個地點進行實時監(jiān)控。

第3章系統(tǒng)仿真3.1Multisim仿真軟件介紹Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。啟動界面如圖3-1所示。圖3-1multisim啟動界面工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。Multisim仿真軟件的特點：1.通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境,輕松設(shè)計電路。2.通過交互式SPICE仿真,迅速了解電路行為。3.借助高級電路分析,理解基本設(shè)計特征。4.通過一個工具鏈,無縫地集成電路設(shè)計和虛擬測試。5.通過改進、整合設(shè)計流程,減少建模錯誤并縮短上市時間。3.2電路的仿真當(dāng)接通電源，所有開關(guān)閉合時，指示燈不顯示，蜂鳴器不響。其仿真效果如圖3-2所示。圖3-2仿真電路圖當(dāng)KA斷開時，信號無法通過開關(guān)輸送到地，于是發(fā)光二極管LED4點亮，電路正常報警圖3-3仿真電路圖當(dāng)開關(guān)KB閉合時，信號無法通過開關(guān)輸送到地，于是發(fā)光二極管LED3點亮，電路正常報警圖3-4電路仿真圖當(dāng)任意兩個開關(guān)斷開時，這里選開關(guān)KB,KC同時斷開,信號無法通過開關(guān)輸送到地，于是發(fā)光二極管LED2,LED3點亮，電路正常報警圖3-5電路仿真圖在調(diào)試過程中，其中某一開關(guān)斷開，發(fā)光二極管發(fā)光，同時蜂鳴器報警，多路斷開，多路發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器報警；斷開開關(guān)，如果燈不亮，我們就要看限流電阻，將阻值調(diào)為適當(dāng)值，使發(fā)光二極管發(fā)光，選擇適當(dāng)?shù)娜龢O管的同時，音頻振蕩器在電路中不可缺少，與該發(fā)光二極管相連接的與非門輸出高電平，音頻振蕩器振蕩工作，其輸出的音頻振蕩信號經(jīng)三極管放大后，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警聲。只要電路連接正確，元件工作正常，我們的設(shè)計要求就可以達到。

第4章實物制作及調(diào)試4.1常用電子元器件的安裝電路板上元器件的安裝次序應(yīng)該以前道工序不妨礙后道工序為原則，一般是先裝低矮的小功率臥式元器件，然后裝立式元器件和大功率臥式元器件，再裝可變元器件、易損元器件，最后裝帶散熱器的元器件和特殊元器件。1.IC插座的安裝盡管插座本身在電氣上并無極性可言，但錯誤的安裝方向?qū)σ院驣C的插入形成誤導(dǎo)。另外特別要注意每個引腳的焊接質(zhì)量，因為IC插座的引腳的可焊性差，容易出現(xiàn)虛焊，焊接時可以適當(dāng)采用活性較強的焊劑，焊后應(yīng)加強清洗。2.晶體管的安裝各種晶體管在安裝時要注意分辨它們的型號、出腳次序和正負極性；要注意防止在安裝焊接的過程中對它們造成損傷。小功率的三極管、場效應(yīng)管和可控硅，封裝外形有時完全相同，有些微型封裝的器件，表面只能印一、兩個標(biāo)注字，容易混淆，應(yīng)該盡量與它們的原包裝一道拿取，一時用不完的要及時地放回原包裝中去。有時即使是同一種型號的器件，由于生產(chǎn)廠家不同、其出腳的次序也有變化，一定要認(rèn)準(zhǔn)其排列不要相互插錯。二極管的引出腳也有陰陽極之分，不能插反。3.電阻的安裝安裝電阻時要注意區(qū)分同一電路中阻值相同而功率不同、類型不同的電阻，不要相互插錯。小功率電阻大多采用臥式安裝，并且要緊貼底板安裝，以減少引線形成的分布電感。4.電容的安裝瓷片電容安裝時要注意其耐壓級別和溫度系數(shù)。鋁質(zhì)電解電容、鉭電解電容的正極所接電位一定要高于負極所接，否則將會增大損耗，尤其是鋁質(zhì)電解電容，極性接反工作時將會急劇發(fā)熱，引起鼓泡、爆炸。整體實物安裝如圖4-1所示。圖4-1整機電路仿真圖4.2焊接焊接，是用加熱的方式使兩件金屬物體結(jié)合起來。如果在焊接的過程中需要熔入第三種物質(zhì)，則稱之為“釬焊”，所加熔上去的第三種物質(zhì)稱為“焊料”。按焊料熔點的高低又將釬焊分為“硬釬焊”和“軟釬焊”，通常以450度為界，低于450度的稱為“軟釬焊”。電子產(chǎn)品安裝工藝中的所謂“焊接”就是軟釬焊的一種，主要用錫、鉛等低熔點合金做焊料。當(dāng)一個合格的焊接過程完成后，在這兩個界面上都必定會形成良好的擴散層。要形成擴散層，必須滿足以下幾個條件：（1）.兩金屬表面能充分接觸，中間沒有雜質(zhì)隔離。（2）.溫度足夠高。（3）.時間足夠長。1.元器件引出腳的上錫即將元器件引出腳及焊片、焊盤等被焊物分別地預(yù)先用烙鐵搪上一層焊錫。這樣可以基本保證不出現(xiàn)虛焊。在焊接操作中，一定要養(yǎng)成將元器件預(yù)先上錫的良好習(xí)慣。對于那些表面氧化、有污漬的引腳和有絕緣漆的線頭，上錫前還必須進行表面的清潔處理，手工焊接時一般采用刮削的辦法處理。刮削時必須注意做到全面、均勻。尤其是處理那些小直徑線頭時，不能在刮削的起始部位留下傷痕。較粗的引出腳可以壓在粗糙的工作臺板的邊緣上邊轉(zhuǎn)邊刮，細線頭則應(yīng)該夾在刀片和手指之間進行。2.焊接的操作手法手工焊接有兩種基本手法：一種是用實芯焊錫條時的手法，一種是使用松香焊錫絲作焊料時的手法。操作要領(lǐng)是：始終帶著焊劑液膜操作，讓焊錫在凝固以前總是處于晶瑩發(fā)亮的狀態(tài)。因為焊錫液滴變啞色就說明表面一層已經(jīng)氧化，已經(jīng)不是金屬，在焊接溫度下不會熔解，隔著這層固體雜質(zhì)，金屬間的浸潤、擴散將無法進行。兩種焊接手法的基本要求是一致的，就是要在盡量短的時間里得到一個有著完美合金層的真焊點。實際操作時在第二種手法中往往摻和著第一種手法。3.焊接的質(zhì)量檢驗（1）外觀觀察檢驗法一個焊點的焊接質(zhì)量最主要的是要看它是否為虛焊，其次才是外觀。—個良好的焊點其表面應(yīng)該光潔、明亮，不得有拉尖、起皺、鼓氣泡、夾渣、出現(xiàn)麻點等現(xiàn)象；其焊料到被焊金屬的過渡處應(yīng)呈現(xiàn)圓滑流暢的浸潤狀凹曲面。（2）帶松香重焊檢驗法帶松香重焊是最可靠的檢驗方法，同時多用此法還可以積累經(jīng)驗，提高用觀察法檢查焊點的準(zhǔn)確性。整體實物焊接如圖4-2所示圖4-1整機電路仿真圖4.3調(diào)試為了確保夜間照明燈電路能夠正常工作，也就是說要穩(wěn)定、準(zhǔn)確地反映白天、黑夜燈的變化，在完成聲光控延時樓道燈控制電路的焊接與安裝后，必須要對電路進調(diào)試。利用通用儀器（示波器或萬用表）對電路進行測量和調(diào)整，確保電路能夠?qū)崿F(xiàn)所有功能。

結(jié)論

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