(免費,歡迎下載)觸摸式防盜報警器課程設(shè)計

摘要目前，我國國內(nèi)生產(chǎn)總值穩(wěn)定而快速的增長，人們的生活水平有了很大的提高，但與此同時，社會人口的流動性大大增加了，社會結(jié)構(gòu)和社會治安都日趨復(fù)雜，入室搶竊、偷盜等諸多社會問題的頻繁發(fā)生，使人們對家庭生命財產(chǎn)的安全越來越重視。傳統(tǒng)的機械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）家居防衛(wèi)系統(tǒng)在實際使用中暴露了很多隱患，但先進的技術(shù)總為人帶來很多的便利，觸摸式報警器有著傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)所不可及的優(yōu)勢，其自動化程度高，是防盜的一道有力武器。此次電子技術(shù)課程設(shè)計我的選題是觸摸式報警器，觸摸式報警器用途十分廣泛，不僅可用于私家的住宅、車輛的安全防盜，也可以用于企事業(yè)單位廠房、貴重物品等防盜，省去了過去的大量金屬電網(wǎng)等等它的設(shè)計對于安全防盜是非常有必要的。同時也對電子專業(yè)的課程有了進一步的了解與掌握，并能夠應(yīng)用有關(guān)的專業(yè)理論去完成電子課程設(shè)計。本課程設(shè)計設(shè)計通過觸摸電極片，經(jīng)電容處理所得尖波信號觸發(fā)IC1NE555的2腳使定時器進入暫穩(wěn)態(tài)，達到定時30S的效果，輸出端3腳輸出高電平觸發(fā)IC2NE555振蕩電路產(chǎn)生周期為T的振蕩信號，振蕩信號經(jīng)LM386芯片構(gòu)成的集成功率放大電路放大驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警聲，30S后,IC1的3腳輸出高低電平，報警聲消失，直至下一次觸摸電極片。關(guān)鍵詞：觸摸式報警器；NE555；LM386芯片目 錄1緒論11.1前言11.2整體電路設(shè)計12設(shè)計內(nèi)容及要求22.1設(shè)計任務(wù)及要求22.2總體方案設(shè)計22.3元器件介紹23設(shè)計原理及參考電路63.1單穩(wěn)態(tài)電路63.2音頻振蕩電路63.3功率放大電路73.4整體電路94設(shè)計總結(jié)及心得體會11參考文獻121 緒論1.1前言目前，我國國內(nèi)生產(chǎn)總值穩(wěn)定而快速的增長，人們的生活水平有了很大的提高，但與此同時，社會人口的流動性大大增加了，社會結(jié)構(gòu)和社會治安都日趨復(fù)雜，入室搶竊、偷盜等諸多社會問題的頻繁發(fā)生，使人們對家庭生命財產(chǎn)的安全越來越重視。傳統(tǒng)的機械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）家居防衛(wèi)系統(tǒng)在實際使用中暴露了很多隱患，但先進的技術(shù)總為人帶來很多的便利，觸摸式報警器有著傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)所不可及的優(yōu)勢，其自動化程度高，是防盜的一道有力武器。1.2整體電路設(shè)計觸摸式報警器研究的是防盜報警系統(tǒng)，如何運用簡單的電子元件實現(xiàn)報警功能。整體電路設(shè)計：通過觸摸電極片，尖波信號觸發(fā)IC1NE555的2腳使定時器進入暫穩(wěn)態(tài)，達到定時30S的效果，3腳輸出高電平觸發(fā)IC2NE555振蕩電路產(chǎn)生周期為T的振蕩信號，振蕩信號經(jīng)LM386芯片構(gòu)成的集成功率放大電路放大驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警聲，30S后,IC1的3腳輸出高低電平，報警聲消失，直至下一次觸摸電極片。2設(shè)計內(nèi)容及要求2.1設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計任務(wù)：設(shè)計觸摸式報警器電路設(shè)計要求：(1) 當(dāng)有人觸摸到金屬片的時候，報警器發(fā)出報警，持續(xù)30s后停止，若再次觸摸則再報警。(2) 揚聲器為0.125瓦，8歐姆。(3) 設(shè)計單穩(wěn)態(tài)電路，音頻震蕩電路，功率放大電路。(4) 電源電壓為9V直流。2.2總體方案設(shè)計觸摸式報警器的報警原理：通過觸摸電極片，驅(qū)動揚聲器發(fā)出一定時間的警報聲。音頻振蕩電路通過外部觸發(fā)信號產(chǎn)生振蕩信號，振蕩信號經(jīng)音頻功率放大電路放大驅(qū)動揚聲器發(fā)出警報聲，單穩(wěn)態(tài)電路控制報警聲的長短。 圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3元器件介紹設(shè)計當(dāng)中運用到的元器件以及其功能簡介：元器件清單如表2-1元件名稱數(shù)量元件名稱數(shù)量NE555芯片2塊LM386芯片1塊電阻5個電容6個開關(guān)1個導(dǎo)線若干干電池6節(jié)表2-1 元器件清單1、NE555內(nèi)部功能圖：圖2.2 NE555內(nèi)部功能框圖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(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當(dāng)普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。555定時器的功能表：表2.2 555定時器功能表555組件接上適當(dāng)R、C定時元件和連線，可構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等電路。在外加輸入信號的作用下，NE555的功能如表2-2所示，其中X表示任意態(tài)。NE555的特點有： 1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。 3.其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負(fù)載。 4.它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。2、LM386芯片LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中。 LM386是音頻功率放大器,1.5W的,最大可以到2W,可以不接多少元件就可以工作,比如直流下,第2,4腳接地,3腳輸入信號,第5腳接個隔直電容輸出到喇叭,第6腳接電源+就可以工作!交流整流的供電時,1,8腳間接個10uF的電容LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。 特性: 靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電； 工作電壓范圍寬,4-12V 或 5-18V；外圍元件少；電壓增益可調(diào),20-200；低失真度。圖2-3 LM386芯片2腳為反相輸入端3腳為同相輸入端5腳為輸出端4腳為接地端6腳為電源端7腳為旁路端1腳和8腳為電壓增益設(shè)定端3 單元電路設(shè)計及工作原理分析3.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路1、電路組成：Ne555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如下圖所示：圖3.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器發(fā)器工作波形：圖3.2 工作波形2、工作原理：接通電源，VCC對C充電，使uC上升，當(dāng)uC> 2/3 Vcc時，電路進入穩(wěn)態(tài)。若在電路觸發(fā)輸入端TR加入一個負(fù)向觸發(fā)脈沖后，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。VCC通過R對C充電，uC上升，當(dāng)uC>2/3Vcc時，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。電路輸入端的R1和C1構(gòu)成輸入微分環(huán)節(jié)，以保證外加觸發(fā)脈沖信號的寬度小于電路輸出脈沖的寬度。該電路輸出脈寬為： = RCln3 1.1RC 3.2音頻振蕩電路當(dāng)接通電源VCC時，如果電容C3的初始電壓為0，第三腳處于高電平，放電管T截止，電源通過R3和R2向電容C3充電，經(jīng)過t1時間后，uc達到高觸發(fā)電平2Vcc/3，u0由1變?yōu)?，此時放電管T導(dǎo)通，電容C3通過電阻R2放電，到t=t2時，uc下降到低觸發(fā)電平VCC/3, u0又翻回到1狀態(tài)，隨即T又截止，電容C3又開始充電，如此反復(fù)，在輸出端得到矩形波電壓。 圖3.2 NE555構(gòu)成的多諧振蕩電路充電時間：T1=0.7(R3+R2)C3 放電時間：T2=0.7R2C3矩形波的周期：T=T1+T2當(dāng)4腳復(fù)位端接入單穩(wěn)態(tài)電路3腳輸出的低電平，振蕩電路振蕩不振蕩，無振蕩信號產(chǎn)生，當(dāng)接入單穩(wěn)態(tài)電路3腳輸出的高電平時，振蕩電路才產(chǎn)生振蕩信號，作為功率放大電路的輸入信號。3.3 功率放大電路功率放大電路通常作為多級放大電路的輸出級。要求放大電路有足夠大的輸出功率。這樣的放大電路統(tǒng)稱為功率放大電路。功率放大的基本原則：輸出功率大：要求輸出功率盡可能大為了獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓和電流都有足夠大的輸出幅度，因此管子往往在接近極限運用狀態(tài)下工作。 效率要高：效率要高由于輸出功率大，因此直流電源消耗的功率也大，這就存在一個效率問題。所謂效率就是負(fù)載得到的有用信號功率和電源供給的直流功率的比值。這個比值越大，意味著效率越高。 非線性失真要?。悍蔷€性失真要小功率放大電路是在大信號下工作，所以不可避免地會產(chǎn)生非線性失真，而且同一功放管輸出功率越大，非線性失真往往越嚴(yán)重，這就使輸出功率和非線性失真成為一對主要矛盾。但是，在不同場合下，對非線性失真的要求不同，例如，在測量系統(tǒng)和電聲設(shè)備中，這個問題顯得重要，而在工業(yè)控制系統(tǒng)等場合中，則以輸出功率為主要目的，對非線性失真的要求就降為次要問題了。 散熱少：BJT的散熱問題在功率放大電路中，有相當(dāng)大的功率消耗在管子的集電結(jié)上，使結(jié)溫和管殼溫度升高。為了充分利用允許的管耗而使管子輸出足夠大的功率，放大器件的散熱就成為一個重要問題。 參數(shù)選擇：在功率放大電路中，為了輸出較大的信號功率，管子承受的電壓要高，通過的電流要大，功率管損壞的可能性也就比較大，所以功率管的參數(shù)選擇與保護問題也不容忽視。 分析任務(wù)：功率放大電路的分析任務(wù)是：最大輸出功率、最高效率及功率三極管的安全工作參數(shù)。在分析方法上，由于管子處于大信號下工作，故通常采用圖解法。 圖3.3 音頻功率放大電路仿真截圖參數(shù)如下：C5=0.05uF C6=250uF R4=10K RL=8 P=0.125W LM386芯片 Vcc=2.4V 輸入波形的幅值是4.024計算公式：POM=VCC2/4RL POM=0.125W RL=8 VCC=2.4V Vim= VCC/2AV VCC=2.4V Vim=4.024V 振蕩電路產(chǎn)生的微弱信號經(jīng)LM386芯片構(gòu)成的集成功率放大電路放大20倍驅(qū)動P=0.125W RL=8的揚聲器發(fā)出警報聲，通過RW調(diào)節(jié)揚聲器的音量3.4整體電路圖3.4 觸摸式報警器電路如圖3.4所示，用手摸金屬片M時，IC1NE555第2端腳接受的雜波信號觸發(fā)其進入暫穩(wěn)態(tài)，電容C1開始充電，在充電時間TW=1.1R1*C1達到前，第5腳輸出為高電平，第5腳輸出的高電平觸發(fā)IC2NE555多諧振蕩電路振蕩產(chǎn)生微弱信號微弱信號，微弱信號經(jīng)LM386芯片構(gòu)成的集成功率放大電路放大20倍驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警聲，報警30S后IC1NE555復(fù)位端復(fù)位，報警聲停。4 結(jié)束語此次電子技術(shù)課程設(shè)計基本完成，從開始到結(jié)束歷經(jīng)近兩周時間，兩周雖短，但在這個過程中，我們小組幾人經(jīng)過不斷討論，查閱資料，請教老師和同學(xué)，逐步逐步地對設(shè)計越來越熟悉，腦海里越來越有法子。雖然此過程中，我們失敗了很多次，每一個新的想法，每一個新的電路圖，抱著成功的渴望接通時，結(jié)果經(jīng)常讓人心情掉落谷底，但是，戰(zhàn)勝無數(shù)次失敗，我們走向了成功，我們終于完成了此次的電子技術(shù)課程設(shè)計觸摸式報警器。設(shè)計的時間一晃而過，也可以說很漫長；構(gòu)思、設(shè)計、查資料、上網(wǎng)搜索、畫圖，實在是漫長。付出終有回報，我們完成了這次課程設(shè)計任務(wù)，我現(xiàn)在心里有一股極其強烈的成就感！經(jīng)過這段珍貴的時間的學(xué)習(xí)探索，我已初步掌握了電子技術(shù)的初步應(yīng)用，以及數(shù)字電路的知識和有關(guān)器件的應(yīng)用。我深刻地體會到了一個數(shù)字系統(tǒng)龐大的知識體系并且使我深刻體會了從書本知識到實際應(yīng)用的設(shè)計過程。在成功之余，通過不斷反省自我，我發(fā)現(xiàn)了自身還有許多不足，所學(xué)到得知識還遠遠不夠，以至于還有一些功能不能被完成，但通過學(xué)習(xí)這一次實踐，增強了我們的團結(jié)合作能力，實際動手能力，提高和鞏固了電子電工方面的知識。從中，我們的團隊合作精神也大大增強，沒有最強的個人，只有最強的團隊，并讓我們認(rèn)識到把理論用于實踐是多么重要。此后，我還有把此次設(shè)計的收獲，心得運用于以后的生活和學(xué)習(xí)之中，學(xué)會分析，學(xué)會探討，學(xué)會請教，學(xué)會查閱，學(xué)會合作。在這個知識日新月異的時代，我們只有不斷學(xué)習(xí)，不斷提升自我才能不被社會所淘汰。參考文獻1 黃智偉 主編電子電路計算機仿真設(shè)計與分析.電子工業(yè)出版社.20052 曾建唐 主編.電工電子基礎(chǔ)實踐教程.機械工業(yè)出版社.20023 康光華 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