触摸式报警器课程设计

I西华大学课程设计说明书触摸式报警器摘要：本实验针对触摸报警器选择用NE555芯片组成单稳态触摸报警器，并选择了一种相对来说较简单的设计方案，进行由上而下层次化的设计，先定义和规定各个模块的结构，再对模块内部进行详细设计。最后将设计好的模块组合调试，并在Protel99软件上仿真通过。关键词：NE555芯片Protel99软件单稳态输出高电平有效Abstract:ThisexperimentintouchalarmwithNE555chipcompositionchoicesinglestatetouchalarm,andchoosearelativelymoresimpledesign,bygoupanddownthehierarchicalstructuredesign,firstdefinitionandregulationsofeachmodulestructure,andthenwithinthedetaileddesignmodule.Finallythedesigngoodmodules,anddebuggingin99softwaresimulationthroughProtelKeywords:NE555chipProtel99softwaresinglestateoutputhighleveleffectiveII西华大学课程设计说明书目录1前言.........................................................................................................................................32总体方案设计.........................................................................................................................42.1方案一……………………………………………………………………………………22.2方案二………………………………………………………………………………………………….32.3方案比较……………………………………………………………………………………………...53实现方案…………………………………………………………………………………….63.1总体方案分析……………………………………………………………………………………….63.2实验原理图分析…………………………………………………………………………………….64主要元器件的基本介绍……………………………………………………………………74.1NE555芯片引脚及功能……………………………………………………………………………..75proteus与protel的仿真………………………………………………………………….105.1protel的软件简述………………………………………………………………………………..105.2protues的软件简述………………………………………………………………………………..105.3protues软件仿真…………………………………………………………………………………..115.4实验调节…………………………………………………………………………………………..115.5实验结果分析……………………………………………………………………………………..126组装与调试…………………………………………………………………………………137心得体会……………………………………………………………………………………148谢辞…………………………………………………………………………………………159参考文献…………………………………………………………………………………..1610附录………………………………………………………………………………………..173西华大学课程设计说明书一．前言随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人类不断研究，不断创新纪录，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识及自身的安全保护意识在不断的增强，因而对安防措施提出了新的要求。本设计就是为了满足安防的需要而设计的电子报警系统。这几年随着改革开放的不断深入以及我国经济的迅猛发展，人民的生活水平有了很大的提高。各种贵重物品以及高档家电产品为越来越多的家庭所拥有，并且人们手中尤其是城市居民的积蓄数额也十分可观。因此，越来越多的家庭对财产安全问题十分关心。目前，许多家庭都使用了较为安全的防盗门，如果再设计和生产一种廉价、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。该报警器适用于家庭防盗，也适用于中小企业事业单位。其特点是灵敏、可靠，一触即发，可以立即报警；也可以延时1-35秒再报警，以增加报警的突然性与隐蔽性。报警时可以发出声音，提醒主人有不法分子，同时给不法分子警慑。目的：本次设计的目的是要设计一种能够实现完全的自动进行触摸式报警器，准确及时的报警，让工厂或者家庭能及时地采取措施，减少工厂或者家庭的经济损失。技术要求:本次设计的技术要求是一要报警器比较安全可靠，安全性较高；二是要实现完全的自动报警，完全可以脱离人的管理就可以工作；三是可以控制该报警器是否在工作状态。1.通过对电子技术的综合应用，使学到的理论知识相互融会贯通，在认识上产生一个飞跃。2.初步掌握一般电子电路设计的方法，得到一些工程设计的初步训练，并为以后的毕业设计奠定良好基础。3.培养自学能力，独立分析问题解决问题的能力。4.通过课程设计这一教学环节，树立严肃认真，文明仔细，实事求是的科学作用，树立生产观点，经济观点和全局观点。要解决的问题:许多电子报刊杂志上也介绍过一些来电停电报警器，但它们都存在诸多问题，也就是说没有实现完全的自动化。本文所要解决的就是报警器安全性低以及不能完全实现自动报警的问题。成果4西华大学课程设计说明书这次的设计的成果在于可以应用于工厂的报警装置，电路简单，成本低廉，适于大范围的推广使用。(后面的章节将对停来电报警器进行简要的阐述)二．总体方案设计通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种技术方案来实现系统功能。下面我将首先对这三种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。2.1方案一图2-1原理框图电源模块多谐振荡器电路扬声器复位电路斯密特触发电路5西华大学课程设计说明书图2-2工作原理：这个电路（图2-1）是由2个NE555时基集成电路（图中的U1和U2）组成的，其中第一个555时基集成电路组成了一个施密特触发器，而第二个555则组成了一个多谐振荡器。U1的输出端3通过一个非门连到U2的复位端4。触碰M之前，开关闭合，6脚接地，即相当于接低电平，U1输出的高电平通过非门变成低电平，U2的4脚接低电平复位，U2不工作，LB不响。当触碰M时，开关断开，6脚悬空，看作接高电平，U1输出由高电平跳变为低电平，通过非门，U2的4脚接高电平解除复位，U2组成的振荡电路起振，输出端就可以得到一个周期性的矩形波，LB发声。2.2方案二6西华大学课程设计说明书图2-3原理框图电源模块多谐振荡器电路扬声器复位电路7西华大学课程设计说明书图2-4工作原理：这个电路（图2-2）只有一个NE555时基集成电路(U1)，还加了一个3DJ6场效应管。3DJ6的漏极一端通过一个非门接到U1的复位端4脚。触摸Q之前，3DJ6的漏极有一个很大的漏极电流，此处相当于高电平，通过非门，4脚接低电平，复位，U1不工作，LB不响。当触摸Q时，给了它一个很大的负电压，漏极电流被夹断，此处相当于变成了低电平，通过非门后，4脚接高电平解除复位，振荡电路起振，LB发声。2.3方案比较方案一和方案二都是由NE555时基集成电路组成的。两种方案都是可以的。方案一虽然用了2个NE555时基集成电路，可是整个思路也很明确，通过改变第一个555的输出，而改变第二个555的4脚接的电平，从而控制其工作与否，比较稳定可靠。不过，这个方案的触摸灵敏度和报警时间都不能调节。方案二只用了1个NE555时基集成电路，外加一个场效应管，整体电路都比较简单，工作原理也很容易懂。而且电路中的滑动变阻器，可以调节触摸的灵敏度，但是由于电路比较简单，只能改变它工作或部工作两种状态，不能实现报警时间可调。8西华大学课程设计说明书三、实现方案3.1总体方案分析本设计主要是利用时基电路NE555组成的单稳态触发电路设计并制作触摸式防盗报警装置。本设计将研究组成触摸式报警器的整个电路的性质和基本概况，学习触摸式传感器的本质特征。对此次设计做出概括分析，并进行改进处理，利用电路图绘制软件，重新绘制电路图，设计出PCB电路板，并通过书籍教材及网络信息查找相关资料。触摸式传感器实际上就是一个触摸式电子开关，他利用人体的电阻或杂散电信号，将触摸过程变成开关信号输出。对该报警器使用的元器件的内部构造和使用进行了分析。对各元器件在电路中的作用进行分析研究。同时在各个单元学习之后，进行了电路的绘制，本设计使用了Protel99SE软件设计电路板，并运用Proteus软件进行仿真试验。通过此次设计制作，了解触摸式防盗报警器的制作过程。3.2实验原理图分析图3-1实验原理图集成电路NE555与C1、C2组成单稳态触发器，平时没有人触及金属片时，电路处于稳定状态，即NE555的（3）脚输出低电平，报警电路不工作。一旦有9西华大学课程设计说明书人触及触摸片，由于人体感应电势给NE555的（2）脚输入一个负脉冲（杂波脉冲），单稳态电路被触发翻转进入暂稳态。NE555的（3）脚由原来的低电平跳变为高电平，该高电平信号经电阻R2使Q1导通，放大器放大推动蜂鸣器发出报警声，由于单稳态电路被触发翻转的同时，电源开始经R3对C1进行充电，约经1.1R3C1时间后，单稳电路自动恢复到稳定状态，（3）脚输出变为低电平，停止报警，电路恢复到预报警状态。四．主要元器件的基本介绍4.1NE555芯片引脚及功能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波讯号。NE555的内部功能及引脚图如下图所示：图4-1内部功能及引脚图1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值)10西华大学课程设计说明书7放电8电源电压Vcc真值表如下表1真值表表2.555定时器的参数表输入输出阈值输入（VI1)触发输入（VI2）复位（RD)输出（Vo)放电管TDX2Vcc/32Vcc/32Vcc/3XVcc/3Vcc/3Vcc/30111010不变导通截止导通不变11西华大学课程设计说明书参数符号值单位电源电压Vcc16V导致温度（焊接10秒）TLEAD300°C功耗PD600mW工作温度范围LM555/NE555SA555TOPR0~+70-40~+85°CNE555应用十分广泛，可装如下几种电路：1。单稳类电路作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。2。双稳类电路作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。3。无稳类电路作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。由于本次实验应用的是单稳态电路，是人工启动单稳，所以在此主要简述下此类单稳态电路。由555组成单稳态触发器的电路及其波形如3所示：（a）单稳态触发电路（b）工作波形图4-2单稳态触发器图3－(a)为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端3输出低电平，12西华大学课程设计说明书当有一个外部负脉冲触发信号加到2端。并使2端