多路防盗报警器设计报告2010-12-28 多路防盗报警器设计

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多路防盗报警器

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摘 要:

近年来，随着改革开放的深入发展，人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有，并且人们手中特别是城市居民的积蓄也十分可观。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分关心。目前，许多家庭使用了较为安全的防盗门，如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器用于居民家中，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。此外，一些仓库的防盗工作也日益严峻，仅用人来值守的年代已经不复存在，需要一种无人值守全自动的防盗方式。为此，提出“多路防盗报警器”的设计任务。

我设计的防盗报警器的优点在于其实用，价廉和简单。

关键字：报警器、防盗、multisim仿真软件、价廉

正文:

目录

1、设计任务与要求

1.1、设计一种防盗报警器，适用于仓库、等地防盗报警

1.2、功能要求

2、电路简介

2.1、原理框图

2.2、单电路简介

2.2.1、控制电路

2.2.2、报警电路

2.2.3、总体电路图

3、单元电路的原理分析

3.1、控制电路

3.1.1 控制电路相关说明

3.1.2 控制电路分析

3.1.3 控制回路中各个元件的作用

3.1.4 控制电路参数计算

3.1.5 控制电路图

3.2、报警声电路产生电路

3.2.1 报警声电路产生电路相关说明

3.2.2 报警声产生电路分析

3.2.3 报警产生回路中各个元件的作用

3.2.4 报警声产生电路参数计算

3.2.5 报警声产生电路电路图

4、单元电路间的连接方法

5、电路仿真

6、电路元件的选择

7、收获与体会

8、参考文献

1、设计任务与要求

1.1、制作一种防盗报警器，适用于仓库、等地防盗报警

1.2、功能要求

（1）防盗路数可根据需要任意设定。

（2）在同一地点（值班室）可监视多处的安全情况，一旦出现偷盗，用指示灯显示相应的地点，并通过扬声器发出报警声响。

（3）用直流电源供电

2、电路简介

防盗报警器的关键部分是报警控制电路，由控制电路控制声、光报警信号的产生。

该电路采用三极管与可控硅进行控制，无偷盗情况时，使三极管处在截止状态，则被控器的声、光信号产生电路不工作；一旦有偷盗情况，立即使三极管导通，被控器的声、光信号产生电路产生声、光报警信号，呼叫值班人员采取相应措施。

2.1原理框图

报警器的原理框图如图2-1所示：

图2-1 多路防盗报警器原理框图

2.2单电路简介

如图2-3所示，本电路报警器为两路防盗报警器，每一路有相同的电路结构，控制电路也相同，均由可控硅控制。由总体电路图可看出，此两路防盗报警器电路总共有两个基本组成单元。分别是：控制电路、报警声产生电路。

2.2.1控制电路

控制电路由三极管3DG12、电阻R1,R2,R3和可控硅SCR1共同组成，如图2-2-1所示。电源电压12V通过R2给三极管3DG12提供基极直流偏置，初始状态下，开关S1断开。三极管基极无电流，三极管发射极没有偏置电压，使三极管处于截止状态。此时，可控硅的控制极上无信号或者紧有微小的信号，可控硅不能导通。正常情况下，可控硅的T1、T2极间有正向偏压，但不导通。一旦开关S1被触碰，将使整个电路导通，由于有电解电容，三极管导通前，电路先给三极管充电，直到三极管基极具有足够的电压使三极管发射极正偏，电压应高于0.7V。可控硅即晶闸管导通后，使报警电路工作，发出声、光报警信号。指示灯采用灯泡显示，控制电路输出信号使其发光。

图2-2-1 控制电路

2.2.2报警回路

如图2.2.2所示，报警声回路采用NE555时基电路和阻容组件组成音调振荡器，控制回路的输出信号控制其工作，NE555的（3）管脚输出音频信号再通过放大电路T放大后使扬声器发声报警。

图2.2.2

2.3总体电路图：

图2-3 总体电路图

3、单元电路的原理分析

3.1控制电路

3.1．1控制电路相关说明

控制电路是整个多路防盗报警器电路中的核心；起着控制声、光报警信号产生的作用。如图3-1-1，可控硅的右侧是声光报警信号的输入端，由图可看出，只需将一个较大的电阻与灯泡串联后接到电源上，只要可控硅导通，声光报警信号便可发出。

3.1．2控制电路分析

控制电路由三极管3DG12、电阻R1,R2,R3和可控硅SCR1共同组成，如图3-1-1所示。电源电压12V通过R2给三极管3DG12提供基极直流偏置，初始状态下，开关S1断开。三极管基极无电流，三极管发射极没有偏置电压，使三极管处于截止状态。此时，可控硅的控制极上无信号或者紧有微小的信号，可控硅不能导通。正常情况下，可控硅的T1、T2极间有正向偏压，但不导通。一旦开关S1被触碰，将使整个电路导通，由于有电解电容，三极管导通前，电路先给三极管充电，直到三极管基极具有足够的电压使三极管发射极正偏，电压应高于0.7V。可控硅即晶闸管导通后，使报警电路工作，发出声、光报警信号。要使三极管能正常工作，应先调节三极管的静态工作点，使其工作在放大区。这样，三极管导通后才能将基极上微小的电流放大后送到发射极。

3．1.3控制回路中各个元件的作用：

①可控硅SCR1：可控硅SCR1的导通前提条件是有正向偏压，然后，如果控制极上有一个高于阴极的电压信号，该可控硅便导通；另外，可控硅的一个重要特点是，一旦导通后，就可以维持导通状态，与控制极不再有关系。

②静态工作点的调节:

1.开关：可将接触式开关串在三极管的基极上，正常情况下，开关断开，三极管基极上没有电压，仅有集电极直接与电源相连。

2.R1、R4、R2：起到调节静态工作点的作用。

3.T1（8050）:将基极的微弱电流信号放大到发射极的较大电流信号。

③R3、可控硅SCR1:在发射极上串联一个较大的电阻R3，这样一来，在三极管导通后，发射极上电阻能获得较大的电势差，然后将其加到可控硅D1的控制极与阴极上，可控硅就可迅速导通。

④电容C5:一般情况下，接触式开关只是短暂的闭合，不可能合上以后就不再断开。为了延长电路的工作时间，可在三极管的基极与地之间并联一个电解电容，用于延迟电路导通和延续电路的导通状态。

⑤12V灯泡：用于当开关合并时，可控硅导通，使得加在灯泡上的回路通路，所以灯泡亮，起到警报的作用。

⑥二极管D2：产生报警声信号电路只有通过二极管D2然后再通过可控硅，才能正常产生报警声信号。要使二极管D2导通，需要其有正向偏压。要达到此目的，需使灯泡有一个较大的功率，使二极管的阴极电位较低。

3.1.4控制电路参数计算：（应使三极管始终工作在放大区）

由于各路电路相同，各路的电路参数也相同。

适当取R1=43kΩ,R2=180Ω,三极管为T1为高频小功率管。

三极管静态工作点的计算：

发光二极管的额定电压为2.2V,额定功率为0.0396W,额定电流为18ma,电阻为：(12-0.7-3*2.2)/0.018=261Ω

可控硅的正向电流大于0.15A.

二极管D1阴极的电位为0.7V.

3.1.5控制电路图（如下图3-1-1所示）

图3-1-1 控制电路图

3.2报警声产生电路

3.2.1报警声产生电路相关说明

报警声产生电路的主要元件是EN555，由EN555与部分的电阻和电容产生一定的频率，并且经过两级放大后驱动喇叭发出警报。

3.2.2报警声产生电路分析

如图3-2-2所示，I点为电源输入端，为整个报警声产生电路供电。G点为接地端，如果G端能正常接地，整个报警声产生电路将接通，振荡信号便能驱动扬声器发出报警声。控制电路正是利用控制G端来达到控制整个报警声产生电路的目的。即将G点输出信号通过二极管接到可控硅的阳极，这样一来，可控硅就控制了整个报警声产生电路。在I点与G点之间，555时基集成电路与R25、R26、C11共同组成无稳态多谐振荡器。在555之后，12V直流电源保证输出级放大电路能正常工作。R27用一个较大的电阻使三极管工作在放大区。T7为硅材料NPN型高频中功率管，T8为锗材料PNP型低频小功率管。两个晶体三极管构成两级放大电路,为喇叭提供电压。

3.2.3报警声产生回路中各个元件的作用：

①R6、R8、C1和EN555:共同组成无稳态多谐振荡器

②C2:起到抗干扰的作用。

③R8：起到稳定输出信号的作用

④R9：起到分压的作用

⑤T2(8550)：起到电流电压的放大作用。

3.2.4报警声产生电路参数计算

R6、R7、C1与NE555构成音调振荡电路，振荡频率为：

f=1.44/(R25+2R26)C11,振荡频率为668Hz

三极管T2的静态工作点计算：

集成块产生的振荡频率为： f=1.44/(R25+2R26)C11, 振荡频率为：668Hz。

T2的基级的电流为+=（12-0.7）/180=0.0628ma经三极管放大后集电极电流和发射极电流约为Ic=Ie=B1*Ib;在经过T2放大后在T2的集电极的电流为Ic2=Ie=B1*Ib;之后为喇叭供电。

3.2.5报警声产生电路电路图（如图3-2-2所示）

图3-2-2报警声产生电路

4.单元电路间的连接方法

单12V电源为控制电路和警报产生电路提供电压。控制电路通过可控硅连接报警光信号与报警声信号产生电路，并控制报警声、光信号的产生。报警声信号产生电路与控制电路之间又连一个二极管，然后才连到可控硅的阳极上。

5.电路仿真：

图5-1-1是仿真过程中示波器所呈现出来的波形，通道CH1：集成块EN555的第脚输出端的波形；通道CH2是接喇叭输出端的波形。

图5-1-1

图5-1-2是集成块EN555的输出极的波形，波形显示周期为1.530ms,频率为f=1/T=635HZ，与所计算是理论值668HZ相近。

图5-1-2

6、电路元件的选择

此6路防盗报警器电路中所用的各种元件信息如下表：

可控硅选用普通反向阻断型，1A耐压100V,正向管压降0.4V-1.2V.指示灯的型号为XZ8-0.15，额定电压为8V，额定电流为0.15A，寿命为1500小时

7.收获与体会

一周很快就过去了，当然我们组做出的实验作品也成功了，回想这个过程真的很不容易啊，在起初的两天里，我们是豪情壮志的相信，我们很快就能过完成，但是总是事与愿违，每次这个地方弄好之后，又出现了另外一个问题，也许这个是好的，毕竟这个也是我们第二次制作、第一次调试，出现的问题可以提醒下一次制作时所该注意的。而且这周我也学了挺多东西的，第一是在实验室里的那种感觉挺好的，也进一步学习了multisim仿真软件的使用；第二，理想与现实总是那么矛盾，尽管仿真出来的好好的，但制作起来却非常的吃力，想想后面几天陈老师和欧阳老师的帮助，确实要懂得灵活变通，不要死死的卡在书面上，这就要求自己平时的阅历知识要广而精了；第三，永不言弃、勇于攀登，一次次的失败的成功的台阶，加油！

最后，我们非常感谢欧阳老师和陈老师的指导！

8、参考文献与资料

[1]康华光.《电子技术基础》模拟部分（第五版），高等教育出版社。

[2]王涛.《电工电子工艺实习》实验教程，山东大学出版社。

[3] 韩亚萍.《Protel DXP基础教程》，清华大学出版社。

[4] 赵春云、曹经稳、赵春强.《常用电子元器件及应用电路手册》，电子工业出版社。

[5] 黄继昌.《电子元器件应用手册》，人民邮电出版社。

[6] 杨宝清、宋文贵.《实用电路手册》，机械工业出版社。

Ne555资料：

NE555在线计算器555集成电路参数应用计算

NE555介绍

NE555 (Timer IC)大约在1971年由SigneticsCorporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的Timer IC，在往后的30年來非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，尽管近年來CMOS技术版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前都可直接的代用。

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉冲信号。

a. NE555的特点有：
1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

5.静态电流最大值VCC =5 V, RL = ∞ =6mA VCC =15 V, RL = ∞=15mA

b. NE555引脚图功能配置说明下：

图1-2 NE555各脚功能-管脚图
Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。
Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC。
Pin 3 (输出)-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200mA 。

Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。
Pin 5 (控制)-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。抗干扰用的
Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。
Pin 7 (放电)-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。
Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。

参数功能特性：
•供应电压4.5-18V
•供应电流3-6 mA
•输出电流225mA (max)
•上升/下降时间100 ns

.NE555的相关应用:
NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器（MonostableMutlivibrator）及无稳态多谐振荡器(Astable Multivibrator)。

NE555在线计算器555集成电路参数应用计算

一般的报警声不是连续的声音，应该是间断的有高有底的声音。实现方法是用RC振荡电路产生振荡信号，然后送入555时基集成电路，再由3脚输出振荡信号。考虑到不应有负信号，故需在555集成电路的3脚上接一个整流二极管。通过整流后还应用电解电容滤掉直流信号，这样报警声的效果会更好。但是，仅由555时基集成电路3脚输出在经整流隔直的振荡信号很小，不能直接驱动扬声器发出报警声。故需在输出端增加一个放大电路单元放大，提高增益，使输出端得到较高的振荡信号，并能驱动扬声器，产生报警信号。

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