錢包防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)DOC

1、南華大學(xué)電氣工程學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)錢包防盜報(bào)警器教研室主任:王彥專 業(yè):本11通信01班學(xué)生姓名：起迄日期：2013年11月9日2013年12月20日指導(dǎo)教師:南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)1.2.3.電路工作原理分析電路元器件參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算電路調(diào)試說明電原理圖和PCB圖（必須自己畫）元器件裝配圖（必須自己畫）元器件清單自己的收獲和體會(huì)要求字?jǐn)?shù)不得少于 3500字要求圖紙布局合理，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）：、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容題目：錢包防盜報(bào)警器要求：電源電壓 DC312

2、/，利用金屬片作為檢測傳感器，利用語音芯片完成聲音報(bào)警。注：可以采用金屬片自制檢測傳感器，KD-9562B報(bào)警語音芯片等制作。、課程設(shè)計(jì)要求綜合運(yùn)用已學(xué)習(xí)過模擬電路和數(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)該課程成績記零分。課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書（報(bào)告）應(yīng)包括有：74.5.6.7.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

3、開展研究與討論。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（不包括電原理圖和雷同者均計(jì)0分。PCB 圖）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 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。8.9.10. 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11. 成績評(píng)定： 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 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書占 60%，實(shí)物制作占40%。Word文檔形式?？梢灾苯硬?仲文

4、）E。2.對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表（或?qū)嵨铮┑扔布笤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)說明書 ，語言流暢簡潔，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):(1)(2)(3)(4)(5)黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽技能訓(xùn)練 黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽制作實(shí)訓(xùn) 黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽系統(tǒng)設(shè)計(jì) 黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽電路設(shè)計(jì)MMMM.北京: .北京: .北京: .北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 北京航空航天大學(xué)出版社, 北京航空航天大學(xué)

5、出版社, 北京航空航天大學(xué)出版社,2011201120112011(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競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NI multisim 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， 高吉祥等.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.北京：電子工業(yè)出版社，吳運(yùn)昌.模擬集成電路原理與應(yīng)用M.廣州：華南理工大學(xué)出版社， 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， 魏立軍.CMOS 4000系列6

6、0種常用集成電路的應(yīng)用M.北京： 楊寶清.實(shí)用電路手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002 陳有卿.報(bào)警集成電路和報(bào)警器制作實(shí)例M.人民郵電出版社肖景和.紅外線熱釋電與超聲波遙控電路M.人民郵電出版社200920022001 年2003人民郵電出版社，19931996.20034.課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃:序號(hào)1.起迄日期2013.12.9 開始資料查找和閱讀2013.12.9 2013.12.142013.12.1 2013.12.172013.12.182013.12.192013.12.20 結(jié)束主指導(dǎo)教師黃智偉工作內(nèi)容電路方案選擇，電路設(shè)計(jì)和計(jì)算，電路仿真材料購買，電路設(shè)計(jì)和 PCB設(shè)計(jì)PC

7、B制作，電路元器件安裝作品調(diào)試課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書寫作日期:2013年10月25日錢包防盜報(bào)警器形式多種多樣，其質(zhì)量高低主要體現(xiàn)在體積、功耗、可靠性等方面。使用時(shí)應(yīng)隨身攜帶，因而體積小，要求能夠長時(shí)間使用，功耗需低。觸摸式錢包防盜報(bào) 警器可作為附件安裝在各種非金屬材料制做的錢包、存錢盒、保險(xiǎn)皮箱內(nèi)，當(dāng)人手靠近 錢盒（約50mm時(shí)，報(bào)警器便發(fā)出響聲，能夠起到威和盜賊和快速提醒防盜作用。電容三點(diǎn)式振蕩器在該報(bào)警器中起到了一個(gè)電壓控制和起振作用，當(dāng)有人觸摸感應(yīng)板時(shí)引 起感應(yīng)電容變化，從而引起報(bào)警器回路變化。最終蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。本文介紹通過感應(yīng)板、電容三點(diǎn)式振蕩器、KD-9561語音芯片設(shè)計(jì)一種輕巧、方

8、便、 低功耗、有效的錢包防盜報(bào)警器。 并詳細(xì)介紹了 KD-9561語音芯片、穩(wěn)壓二極管等重要元器件參數(shù)、原理、特點(diǎn)等。并簡要介紹了電路調(diào)試方式。關(guān)鍵詞：報(bào)警器電容三點(diǎn)式振蕩器語音芯片AbstractWallet anti-theft alarm in various forms, its quality is mainly reflectedin the volume, po wer consump ti on, reliability, etc. When in use should becarried, which has the advantages of small volume, c

9、an be used for a long time,low power consumption. Touch type purse anti-theft alarm can be used asaccessories in stalledin various non-metallic materials wallet, sav ing box inthe trunk, in sura nee, whe n the hand close to the money box (about 50mm), thealarm will sound, can play and thieves and qu

10、ick to rem ind the an ti-theftfunction.Three point capacitanee oscillator in the alarm to a voltage controland vibrati on effect, whe n the in ducti on cap acita nee cha nges caused by huma ntouch sen sitive p late, caus ing the alarm circuit cha nges. The final buzzeralarm.This paper introduces the

11、 inductionplate,three pointcap acita neeoscillator, KD-9561 voice chip is a lightweight, low powerconsump ti on,convenient, effective wallet an ti-theft alarm system desig n. And in troducedin detail the KD-9561 voice chip,zener diodes and other importantcomponents,princip le, characteristicp aramet

12、ers.And brieflyin troducesthe circuitdebugg ing mode.Keywords： alarm three point cap acita nee oscillator voice chi p1.總體方案與原理說明1.1總體方案選擇 1.2原理說明2. 電容三點(diǎn)式振蕩器3.KD-9561語音芯片4. 穩(wěn)壓二極管4.1穩(wěn)壓二極管工作特性 4.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)5. 總體電路原理及相關(guān)說明5.1電路圖及其原理 5.2電路調(diào)試6. 心得體會(huì)7. 參考文獻(xiàn)附錄一電感計(jì)算公式10附錄二元器件清單11附錄三電路原理圖及PCB圖南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)1.總

13、體方案與原理說明1.1總體方案選擇錢包防盜報(bào)警器形式多種多樣，其質(zhì)量高低主要體現(xiàn)在體積、功耗、可靠性等方面。使用時(shí)應(yīng)隨身攜帶，因而體積小，要求能夠長時(shí)間使用，功耗需低。綜合考慮可以用無線電發(fā)射與接收原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。大致原理圖如下所示。其體積小、功耗低、報(bào)警成功 率高。但是報(bào)警時(shí)需要接收端原理發(fā)射端一定距離， 在人比較多的地方不便于失物找回。經(jīng)過比較，我最終決定設(shè)計(jì)觸摸式錢包防盜報(bào)警器。圖1.1無線電發(fā)射接受電路圖1.2原理說明觸摸式錢包防盜報(bào)警器可作為附件安裝在各種非金屬材料制做的錢包、存錢盒、保 險(xiǎn)皮箱內(nèi)，當(dāng)人手靠近錢盒（約 50mm時(shí)，報(bào)警器便發(fā)出響聲，能夠起到威和盜賊和快速提醒防盜作用。電

14、容三點(diǎn)式振蕩器在該報(bào)警器中起到了一個(gè)電壓控制和起振作用, 當(dāng)有人觸摸感應(yīng)板時(shí)引起感應(yīng)電容變化， 從而引起報(bào)警器回路變化。最終蜂鳴器發(fā)聲報(bào)2.電容三點(diǎn)式振蕩器也叫考畢茲振蕩器,是自激振蕩器的一種。圖中的 L、C1、C2組成諧振回路，作為晶體管放大器的負(fù)載阻抗。反饋信號(hào)從電容器 C2兩端取得，送回放大器的基極 b上,而且也是將LC回路的三個(gè)端點(diǎn)分別與晶體管的三個(gè)電極相連，故將這種電路成為電容 三點(diǎn)式振蕩器。由串聯(lián)電容與電感回路及正反饋放大器組成。 因振蕩回路兩串聯(lián)電容的三個(gè)端點(diǎn)與振蕩管三個(gè)管腳分別相接而得名。振蕩頻率為：/2 * Pi * JlV c 1 + c 2這種電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出波形好、 振

15、蕩頻率可達(dá)100兆赫以上。缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)頻率時(shí)需第13頁同時(shí)調(diào)CC1 CC2不方便。適宜于作固定的振蕩器。L圖2.2 LC振蕩回路電容三點(diǎn)式振蕩電路適合產(chǎn)生幾十 MH少上的信號(hào)，常用來作射頻振蕩器。圖4是LC振蕩回路的等效電路圖，從圖上可以看到，電路的振蕩頻率由L、C C1、C2決定,基極有一個(gè)大電容(100020OOpF)，起交流接地的作用。由于電感和電容的數(shù)值都比較小，所以有些情況下三極管的極間電容、電感線圈的匝間電容都不能忽略。它們對(duì)總電 容的貢獻(xiàn)量大約幾pF。圖2.3 LC振蕩回路等效圖C0,設(shè)三極管的極間電容以及電感線圈的匝間電容以及其它分布電容的總等效電容為 為了計(jì)算方便，選G = 2

16、pF那么3.KD-9561語音芯片首先說明，起初設(shè)計(jì)電路中語音芯片選取的是KD-9562,但因無法買到該元器件,所以最終用結(jié)構(gòu)相似，功能相同的 KD-9561代替。KD-9561是一片CMO四音音樂IC,用示波器觀察其輸出端波形為變頻方波信號(hào),可以認(rèn)為是邏輯電路中的數(shù)字信號(hào)。KD-9561輸出最高頻率為幾千赫茲。常與 TWH8778連接，構(gòu)成開關(guān)放大式警音發(fā)聲器。與其他線性音頻功率放大相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、 效率高、性價(jià)比優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，雖然音質(zhì)不盡完善，但警報(bào)發(fā)生器不需要高保真音質(zhì)，所以KD-9561可以用于警報(bào)發(fā)聲。T6O 95613VBD240ESELlSELZ 1 VSSE F 14圖3.

17、1語音芯片KD-9561語音芯片KD-9561引腳連接功能如下表:表1SEL1SEL2輸出聲音不接不接警車聲VDD不接火警聲VSS不接救護(hù)車聲任意接VDD機(jī)關(guān)槍聲4. 穩(wěn)壓二極管4.1穩(wěn)壓二極管工作特性穩(wěn)壓二極管是用特殊工藝制造的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管，其特點(diǎn)是能夠在反向擊穿狀態(tài)下工作，且擊穿電壓幾乎保持不變，當(dāng)反向電壓撤除后，就能恢復(fù)常態(tài)，即反向 擊穿是可逆的。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線如圖4.1所示，圖中可見其正向特性與普通二極管一樣，在反向擊穿區(qū)域內(nèi)，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，其反向電壓變化很小，基本上 穩(wěn)定在擊穿電壓附近，因此，可以利用穩(wěn)壓二極管在反向擊穿狀態(tài)下的恒壓特性進(jìn)行穩(wěn) 壓，使

18、用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻，以免反向電流超過規(guī)定數(shù)值時(shí)造成永久性熱擊穿而損壞。穩(wěn)壓二極管的電路符號(hào)見圖4.2所示，其典型的應(yīng)用電路見圖4.3所示。圖4.1穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線圖4.2電路符號(hào)圖4.3穩(wěn)壓二極管應(yīng)用電路4.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 穩(wěn)定電壓UZ :在穩(wěn)壓范圍內(nèi)穩(wěn)壓二極管兩端的工作電壓。 穩(wěn)定電流ZI :穩(wěn)壓二極管動(dòng)態(tài)電阻較小時(shí)的工作電流。 最大穩(wěn)定電流ZM I :在穩(wěn)壓范圍內(nèi)所能通過的穩(wěn)定電流最大值。電流超過此 值穩(wěn)壓二極管將會(huì)損壞。 動(dòng)態(tài)電阻Zr :在穩(wěn)壓范圍內(nèi)，穩(wěn)壓二極管管端電壓的變化量與相應(yīng)的電流變 化量的比值。 電壓溫度系數(shù)CTV :在穩(wěn)壓二極管中穩(wěn)定電流不變時(shí)，環(huán)境溫度變化1

19、 C所引起的穩(wěn)定電壓變化。一般穩(wěn)定電壓低于6V的穩(wěn)壓二極管電壓溫度系數(shù)為負(fù)值， 而高于6V的電壓溫度系數(shù)為正值。 最大耗散功率PZM:穩(wěn)壓二極管正常工作，且穩(wěn)壓參數(shù)變化不超過允許值時(shí)， 能夠耗散的最大功率，它近似為穩(wěn)定電壓與最大穩(wěn)定電流的乘積。使用穩(wěn)壓二極管時(shí) 必須注意，它們可以串聯(lián)使用，串聯(lián)后的穩(wěn)壓值為各管穩(wěn)壓值之和，但不能并聯(lián)使用,以免因穩(wěn)定電壓的差異造成各管電流分配不均勻而引起管子過載損壞。穩(wěn)壓二極管的外形與極性標(biāo)志與普通二極管相同，根據(jù)其穩(wěn)壓范圍及穩(wěn)壓精度可以分為低壓穩(wěn)壓管（UZ為2.4V40V），高壓穩(wěn)壓管（UZ為40V200V）和精密穩(wěn)壓管（電壓溫度系數(shù)極小）5. 總體電路原理及相

20、關(guān)說明5.1電路圖及其原理圖5.1.1錢包防盜報(bào)警器電路圖錢包防盜報(bào)警器的電路如上圖。它實(shí)際上是一臺(tái)人體感應(yīng)式防盜報(bào)警器。 感應(yīng)板與 地之間存在著一個(gè)分布電容 G，這個(gè)電容與L、C等組成電容三點(diǎn)式振蕩器，在由 G、C1、L組成的回路中，從交流通路上來看 C0和C是串聯(lián)的，沒有人接近感應(yīng)板時(shí)，C0 容量較小而分壓較大，此高頻分壓通過 C2反饋到VT的基極，足以維持三點(diǎn)式振蕩器產(chǎn)生振蕩。此時(shí)射極輸出的R3上壓降較高，于是VT2導(dǎo)通，A因無高電平觸發(fā)信號(hào)不工作,B無聲。當(dāng)有人靠近感應(yīng)板時(shí)，C0容量增大，它兩端的高頻分壓變小，通過 C2反饋到VTi基極的正反饋高頻信號(hào)不足以維持 VT繼續(xù)工作，VT1停

21、振。這時(shí)R上的電壓降變小，VT2截止，A因TRIG端獲得高電平信號(hào)而工作，其輸出端 OUT輸出內(nèi)儲(chǔ)音響電信號(hào)，經(jīng)VT3 功率放大后推動(dòng)B發(fā)出響亮的“嗚猩、嗚哩”報(bào)警聲。F8、VD2組成穩(wěn)壓電路，輸出約5V直流電壓供給VT2和A用電，使調(diào)好的報(bào)替器靈敏度不會(huì)因電池電壓變化而變化。VD為溫度補(bǔ)償而加，主要避免因環(huán)境溫度變化而引起的電路工作狀態(tài)不穩(wěn)定。A用KD-9562B型報(bào)警專用集成電路，因?yàn)樵骷徺I不太方便，用結(jié)構(gòu)相似，功能相同的KD-9561代替。VT、VT2均用9011型硅NPN三極管，p 70;VT3用9013型硅NPN三極管，p 100。VD用1N4148型硅開關(guān)二極管，VD2用2CW

22、53型硅穩(wěn)壓二極管。RP用 WH型微調(diào)電阻器。RiF8均用RTX-1/8W型碳膜電阻器。G、CC用CC1型瓷介電容器，G、G用CT1型瓷介電容器，C5、G用CD11-10V型電解電容器。B用蜂鳴器代替喇叭。G用4F22型6V層疊式電池。L用0.3mm左右的漆包線在外徑為 10mm勺塑料管上繞18匝脫胎而成。感應(yīng)板用一塊尺寸約 200m材120mmi勺金屬片。5.2電路調(diào)試電路調(diào)試很簡單：在人手遠(yuǎn)離感應(yīng)板時(shí)，微調(diào)RP使B剛剛發(fā)聲，再稍微往回調(diào)一下RP使B發(fā)聲停止。這時(shí)用手靠近錢盒，B就會(huì)發(fā)聲。報(bào)警器的靈敏度不必調(diào)得太 高，在手離感應(yīng)板50mm左右時(shí)報(bào)警即可以了。靈敏度調(diào)得太高會(huì)使電路穩(wěn)定性降低。

23、6. 心得體會(huì)因?yàn)榕c期末考試時(shí)間有重疊，以及實(shí)驗(yàn)課程較多，力卩上自己平時(shí)比較懶散，初期也沒有制定計(jì)劃，所以導(dǎo)致這次課程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備不足。首先體現(xiàn)在電路選擇上，因?yàn)闆]有做太多前期工作，查閱資料太少，在電路選擇上沒有選用可能更為簡易、成功率更高的單 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。其次元器件的性能、參數(shù)、使用方法等也不太了解，導(dǎo)致元器件購買出 錯(cuò)，設(shè)計(jì)電路出錯(cuò)。由此可見，一個(gè)正確的態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、和充足的準(zhǔn)備是非常必 要的。這正是我在學(xué)習(xí)生活中所欠缺的！值得反省。在設(shè)計(jì)思路上，起初我決定做無線發(fā)射接收的，后來考慮到，警報(bào)鈴聲是在拉開一定距離后才響， 在人擁擠出無法順利的 找回失物，所以最終選擇了觸摸式防盜報(bào)警電路。

24、利用Altium Desig ner 繪制原理圖 和3D圖過程中，發(fā)現(xiàn)對(duì)于元件的繪制，元件的封裝，庫文件路徑的查找等都非常生疏 了，不得不再次翻閱相關(guān)書籍?？梢?，對(duì)于已學(xué)過的知識(shí)，時(shí)常的復(fù)習(xí)、反思是必要的, 同時(shí)，對(duì)于各類軟件，要想熟練操作，那就只有一個(gè)方法一一經(jīng)常使用，熟能生巧。有 位偉人說：實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。確實(shí)，實(shí)踐出真知，課本上有很多東西，上課 沒有聽懂，或者以后沒有復(fù)習(xí)導(dǎo)致忘記， 甚至上課睡覺沒有聽到的，在自己的實(shí)踐中就 會(huì)有所了解，反復(fù)實(shí)踐，然后就深入理解，了然于心了，就像我這個(gè)電路圖里的電容三 點(diǎn)式振蕩電路，在經(jīng)過這次設(shè)計(jì)后我便了解更多了。此外，細(xì)節(jié)決定成敗，我做實(shí)物的 過程比較坎坷，萬能板就焊了兩次，有虛焊、有短路，滑片變阻器的輸入輸出端口也短 接過。更為揪心的是元器件的參數(shù)值拿不準(zhǔn)，這應(yīng)該是失敗的直接原因吧。課程設(shè)計(jì)還是很有意義的，不僅檢驗(yàn)了我們所學(xué)的知識(shí)，還培養(yǎng)了我們對(duì)于所學(xué)知 識(shí)綜合運(yùn)用的能力，提高了我們發(fā)現(xiàn)、提出和解決問題的能力。提高了我們實(shí)踐動(dòng)手能 力，為以后的工作生涯開始鋪磚貼瓦。 另外，這次課程設(shè)計(jì)對(duì)于我們的競爭意識(shí)也有增 強(qiáng)，像我們宿舍，我是做的很