觸摸式防盜報警器

1、華東交通大學課程設計X X X X大 學 課程設計報告姓 名： X X X 班 級： X X X學 號：題 目：觸摸式防盜報警器設計指導老師： 緒論隨著社會的不斷進步和科學技術、經濟的不斷發(fā)展，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產的保護意識及自身的安全保護意識在不斷的增強，因而對安防措施提出了新的要求。 本設計就是為了滿足安防的需要而設計的電子報警系統。 這幾年隨著改革開放的不斷深入以及我國經濟的迅猛發(fā)展，人民的生活水平有了很大的提高。各種貴重物品以及高檔家電產品為越來越多的家庭所擁有，并且人們手中尤其是城市居民的積蓄數額也十分可觀。因此，越來越多的家庭對財產安全

2、問題十分關心。目前，許多家庭都使用了較為安全的防盜門，如果再設計和生產一種廉價、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安全方面發(fā)揮更加有效的作用。該報警器適用于家庭防盜，也適用于中小企業(yè)事業(yè)單位。其特點是靈敏、可靠，一觸即發(fā)，可以立即報警；也可以延時1-35秒再報警，以增加報警的突然性與隱蔽性。報警時可以發(fā)出聲音，提醒主人有不法分子，同時給不法分子警懾。目 錄一、課程設計任務書3二、總體方案設計52.1總體方案分析52.2實驗原理圖分析5三、主要元器件的基本介紹5NE555芯片引腳及功能5四、Proteus的仿真實驗84.1 Protus的軟件簡介84.2 Protus仿真

3、84.3 實驗調節(jié)94.4 實驗結果分析9五、組裝與調試10六、心得體會11參考文獻12附錄一 電路原理圖13附錄二 改進后電路圖13附錄三 實物圖14 一、課程設計任務書一、 總要求能夠獨立進行小型檢測模塊系統方案的設計及論證，選擇合理的傳感器、設計必要的接口電路等，以及合理選擇有關元器件及正確使用相關工具與儀器設備等，并且能結合實際調試與實驗進行有關精度分析與討論。二、 總任務針對總要求進行原理及方案論證、模塊設計、接口電路設計、焊接或插接與調試、精度分析以及撰寫報告等工作。三、 設計題目觸摸式防盜報警器四、設計內容NE555組成的觸摸報警器可以廣泛的用于防盜報警、危險物觸摸報警等。該報警

4、器一經觸摸便能自動報警，并能一定時間后自動停報。五 設計進度或計劃1、 準備及查閱資料 一天2、 方案設計及論證（總體方案） 二天3、 硬件電路設計、畫圖（PROTEL） 三天4、 實驗室調試及結果分析 二天5、 整理報告及準備答辯 二天六 設計說明書包括的主要內容1、 封面2、 目錄3、 設計任務書4、 正文（可按下列內容撰寫、僅供參考）1） 序言可包括系統工作原理的介紹等。2） 方案設計及論證可按模塊進行方案設計與論證； 各模塊設計中應包括適當的精度分析及選型等。3） 實驗或系統調試可包括實驗調試工具儀器、實驗結果及適當的分析等。4） 心得體會5） 主要參考文獻另：說明書的撰寫格式應符合一

5、定的要求，可參照華東交通大學本科生畢業(yè)論文撰寫規(guī)范進行。七、考核方法考核可根據學生平時學習態(tài)度（含出勤率）20%、設計完成情況（樣機）40%、圖紙及說明書質量（含答辯）40%確定。6） 實驗或系統調試可包括實驗調試工具儀器、實驗結果及適當的分析等。7） 心得體會8） 主要參考文獻另：說明書的撰寫格式應符合一定的要求，可參照華東交通大學本科生畢業(yè)論文撰寫規(guī)范進行。七、考核方法考核可根據學生平時學習態(tài)度（含出勤率）20%、設計完成情況（樣機）40%、圖紙及說明書質量（含答辯）40%確定。二、總體方案設計2.1總體方案分析本設計主要是利用時基電路NE555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路設計并制作觸摸式防盜報警

6、裝置。本設計將研究組成觸摸式報警器的整個電路的性質和基本概況，學習觸摸式傳感器的本質特征。對此次設計做出概括分析，并進行改進處理，利用電路圖繪制軟件，重新繪制電路圖，設計出PCB電路板，并通過書籍教材及網絡信息查找相關資料。觸摸式傳感器實際上就是一個觸摸式電子開關，他利用人體的電阻或雜散電信號，將觸摸過程變成開關信號輸出。對該報警器使用的元器件的內部構造和使用進行了分析。對各元器件在電路中的作用進行分析研究。同時在各個單元學習之后，進行了電路的繪制，本設計使用了Protel99SE軟件設計電路板，并運用Proteus軟件進行仿真試驗。通過此次設計制作，了解觸摸式防盜報警器的制作過程。2.2實驗

7、原理圖分析 圖1 實驗原理圖集成電路NE555與C1、C2組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，平時沒有人觸及金屬片時，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，即NE555的（3）腳輸出低電平，報警電路不工作。一旦有人觸及觸摸片，由于人體感應電勢給NE555的（2）腳輸入一個負脈沖（雜波脈沖），單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)翻轉進入暫穩(wěn)態(tài)。NE555的（3）腳由原來的低電平跳變?yōu)楦唠娖剑摳唠娖叫盘柦涬娮鑂2使Q1導通，放大器放大推動蜂鳴器發(fā)出報警聲，由于單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)翻轉的同時，電源開始經R3對C1進行充電，約經1.1R3C1時間后，單穩(wěn)電路自動恢復到穩(wěn)定狀態(tài)，（3）腳輸出變?yōu)榈碗娖?，停止報警，電路恢復到預報警狀態(tài)。三、主要元器件的基本介紹NE

8、555芯片引腳及功能NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數的電阻和電容，便可產生數位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。NE555的內部功能及引腳圖如下圖所示： 圖2 內部功能及引腳圖1地 GND 2觸發(fā) 3輸出 4復位 5控制電壓 6門限(閾值) 7放電 8電源電壓Vcc 真值表如下 表1 真值表輸入輸出閾值輸入（VI1)觸發(fā)輸入（VI2）復位（RD)輸出（Vo)放電管TDX<2Vcc/3>2Vcc/3&

9、lt;2Vcc/3X<Vcc/3>Vcc/3>Vcc/30111010不變導通截止導通不變NE555應用十分廣泛，可裝如下幾種電路： 1。單穩(wěn)類電路作用：定延時，消抖動，分（倍）頻，脈沖輸出，速率檢測等。 2。雙穩(wěn)類電路作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。 3。無穩(wěn)類電路作用：方波輸出 ，電源變換，音響報警，玩具，電控測量，定時等。由于本次實驗應用的是單穩(wěn)態(tài)電路，是人工啟動單穩(wěn)，所以在此主要簡述下此類單穩(wěn)態(tài)電路。由555組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路及其波形如3所示： （a）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 （b）工作波形 圖 3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖3(a)為由555定時器和外接定時元件R、C

10、構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。穩(wěn)態(tài)時555電路輸入端處于電源電平，內部放電開關管T導通，輸出端3輸出低電平，當有一個外部負脈沖觸發(fā)信號加到2端。并使2端電位瞬時低于1/3Vcc，低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個暫態(tài)過程，電容C開始充電，VC 按指數規(guī)律增長。當VC充電到2/3Vcc時，高電平比較器動作，比較器C1 翻轉，輸出V0 從高電平返回低電平，放電開關管T重新導通，電容C上的電荷很快經放電開關管放電，暫態(tài)結束，恢復穩(wěn)態(tài)，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好準備。波形圖如圖3(b)所示。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間tw（即為延時時間）決定于外接元件R、C值的大小。 tw 1.1RC通過改變R、C的大小，可使延時時間

11、在幾個微秒到幾十分鐘之間變化。當這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計時器時，可直接驅動小型繼電器，并可以使用復位端（4腳）接地的方法來中止暫態(tài)，重新計時。四、Proteus的仿真實驗4.1Protus的軟件簡介Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點是：1.實現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯

12、分析儀、信號發(fā)生器等2.支持主流單片機系統的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM7系列以及各種外圍芯片。3.提供軟件調試功能。在硬件仿真系統中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如Keil C51。4.具有強大的原理圖繪制功能。5.PCB設計以及自動布線。革命性的特點 1.互動的電路仿真 用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，L

13、CD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 2.仿真處理器及其外圍電路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型 上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。4.2 Protus仿真一、打開Proteus的集成環(huán)境，點擊文件，新建設計，根據2.2元件明細表中的元件，點擊P，進入工作界面。二、在keywords中輸入所找的元件名單，然后點擊右下角的OK，元件被添加了。三、依次放好元件，使元件擺放美觀。四、連接電路，在需要連接的元件接線處，點擊左

14、鍵，移動鼠標，可看到導線的出現，再在導線的另一端在另一個元件的端點處點擊，從而連接了電路。如下圖4所示。 圖4 仿真電路圖4.3實驗調節(jié)在Proteus環(huán)境版面中點擊左下角，如圖所示 點擊，系統開始運行，如有出錯，則系統將報錯，點擊報錯處，查找出錯原因，予以改正，當蜂鳴器響時，此時調試已經成功。4.4實驗結果分析輸入信號vi為1mv，5KHZ的正弦波，調節(jié)RV1使三極管工作在放大狀態(tài)。   （1）、用模擬圖表觀察Vi ，Vo的波形。如圖5: 圖5 Vi ，Vo的波形 （2）用示波器仿真的波形 圖6 示波器仿真的波形 五、組裝與調試本次實驗由于電路設計比較簡單，原理

15、清楚明了，在分析電路模塊是比較簡單。在經過前面幾個階段的設計后，NE555觸摸報警器各個模塊已經設計完畢，根據總體設計時的方案框圖，將各個子電路組合起來，加入信號，對電路進行總體測試。組裝好電路之后，在接入電源之后，本應該是要實現：沒有觸摸金屬片時，LED亮且蜂鳴器不響，用手觸摸金屬片之后電路可以使得蜂鳴器正常響應，調整正變電阻的阻值的大小就能夠獲得不同的報警時間。報警與恢復預報狀態(tài)所用時間T=1.1R3*C1。但是在接好電路之后，沒有觸摸金屬片之時正好是相反的：LED不亮，蜂鳴器響個不停，仔細檢查電路接線發(fā)現電路沒有任何問題，再用萬用表檢查555芯片的引腳輸出電壓時，也是沒有任何問題的，示波

16、器檢查555的波形輸出也是沒有問題，一氣之下我就沒有再管了。第二天過去實驗室我又接了一次，這次正常工作了，完成了實驗的要求，我想了一下估計是電源的問題。在最初的方案設計中，本想用另外一個方案，利用門電路產生脈沖就是在發(fā)聲電路部分用音響集成電路接一個三極管放大電路后接入報警器，通過接入相對應的引腳可發(fā)出不同聲音。改裝后的電路圖見附錄圖2。它的工作原理是：A1中與非門I和組成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，A2與R2、B組成了模擬音響發(fā)生器。平時，與非門輸出高電平，經與非門接成的反相器后變?yōu)榈碗娖?，所以A2無電不工作，整機靜態(tài)電流僅幾個A。當人體碰到觸摸電極M時，人體從周圍空間感應到的雜波信號經VD整流在與非門I

17、的一個輸入端a獲得負脈沖信號，使單穩(wěn)態(tài)電路翻轉進入暫態(tài)，與非門的輸出端突變?yōu)榈碗娖?，經與非門反相后輸出高電平，使A2得電工作，B即發(fā)出“嗚一嗚一”警報聲。當暫態(tài)時間一過，單穩(wěn)態(tài)電路恢復穩(wěn)態(tài)，A2就停止工作，警報聲消失。 暫態(tài)時間由RICI時間常數決定，約20s左右。即每觸摸一次M，B發(fā)警報聲20s左右；再次觸碰，再次發(fā)聲。如要延長暫態(tài)（報警）時間，可加大R1或C1；反之應減小R1或C1數值。整個報警電路焊裝在一個絕緣小盒內。觸摸電極M實則是門鎖或需要保護物品的金屬部分，它必須與大地保持良好絕緣。M與報警器間的連接導線不宜過長、且一定要采用單芯金屬屏蔽線，其外編織套接電源負極，以避免電路受外界雜

18、波信號干擾而產生誤報警。六、心得體會本次實驗距上個學期微電子實習之后的一個相關性實驗，由于這次是時間比較的短，另外一個就是有一個人自己做，而且在選題目之前一些感興趣的題目都被選走，所以我就自己選擇了一個題目。怎么說呢，發(fā)現自己今年沒有去年那么能夠認真的對待這個課設了，也沒有那么積極了。去年和搭檔在實驗室整整的呆了三個禮拜，而這次自己呆的時間卻不是很長。感覺真的是缺少了什么東西似的，老是覺得自己的項目太簡單了，沒什么意思，但是難的自己又不想去搞，怕自己做不出來，惰性就產生了。但是總的來說還是不錯，至少每天都能夠去實驗室走一趟，看看其他同學的方案和實物圖，也學到了不少的東西。特別是前幾天看他們好幾

19、組為電子大賽做的通宵，真的是特別的辛苦，特別的佩服他們。這次課設，總的來說比上個學期多學到了一些東西：首先就是加深了對NE555芯片的掌握，上個學習我們制作數字電子計時器時本來是要用555產生1Hz的秒脈沖的，但是由于上個學習中電路涉及的元器件太多，電路較為復雜，我們沒有使用555而是直接用晶振分頻之后產生1Hz的脈沖。在這次實驗中，由于電路設計要求的主體是用NE55結成一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，通過查閱大二的電工學這本書，掌握了它的接法并且知道了它的電路的工作原理。其次，在這次連接電路之前，我學習了用protus先對電路原理圖進行仿真以確立它的正確可行性，第一次用protus許多的元器件都找不到，后面通過查找資料以及同學的知道，我終于能夠基本掌握它的用法了。在仿真能夠實現功能之后，確定了方案的無誤才開始連電路。我想這種方法以后可以在做下一個課設或是畢業(yè)課設時可以用到，可以省去后面的許多不必要的麻煩。最后，我想說的就是這可能是我在曹老師您的手下的最后一個課設，真的有點不舍，當初還想在大四的畢業(yè)的時候能夠在你的帶領下面做課設，