非法入侵报警电路设计.docx
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非法入侵报警电路设计
1、总体方案与原理说明.............................4
2、稳压电源电路.............................5
3、控制电路..................................6
4、声报警电路..................................7
5、光报警电路..................................8
6、总体电路原理相关说明.............................9
7、总体电路原理图.............................10
8、元件清单；..................................11
9、参考文献...................................12
10、设计心得体会...........................13
一、总体方案与原理说明
在现实生活中，我们经常会在家中遇到警情，比如有人入室偷窃，因此设计一个家用非法入侵报警系统，报警电路发出警笛声和警灯的周期闪烁；警笛音量和警灯闪烁时间均可调；警灯用220伏灯泡，警笛用8欧、2瓦扬声器。
图1报警电路方框图
如图1所示，220V的交流电经过变压器后，电压达到一个符合要求的幅值，再经过整流电路，交流电压变成脉动的直流电压。
由于次脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。
为了使电路输出稳定，在整流和滤波后加上一个稳压电路。
稳压电路的输出，即可当作直流电压源使用，为后面的控制电路和报警电路提供直流电压。
当触发控制电路后，有一个脉冲输出到声报警电路和光报警电路，从而使扬声器发出声报警信号、灯泡闪烁。
整个电路就是这样产生报警的。
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、光报警信号产生。
控制电路可采用运算放大器、单稳态触发器或者逻辑门等部件进行控制。
较简单的办法是采用三极管控制，无偷盗情况时，是三极管处在截止状态，则被控制的声、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，被控制的声、光产生电路产生声、光报警信号，呼叫人采取相应措施。
但是，一种更好的方法是采用单稳态触发器，它不仅能够控制信号产生电路的工作，而且能够控制信号产生的时间，使报警信号能够在发出一段时间后自动消失。
采用NE555时基电路和组容元件组成音调振荡器和控制警光的振荡器，控制器输出信号Vo控制其工作，通过改变接入555震荡电路的电阻，可以改变输出信号的频率，从而调节警笛音量和警灯闪烁时间。
二、单元电路1——稳压电源电路
图2稳压电源部分原理图
图2中TF为电源变压器，它的作用是将交流电网电压U1变成整流电路要求的交流电压
。
四只整流二极管接成电桥的形式，在任意时刻都只有其中两只是导通的，其余两只截止，故能将输出信号变成脉动的直流电压.由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，从而起到滤波作用。
经过滤波的电压输入到稳压管7812后，输出即可得到稳定的12V直流电压。
滤波电容C1、C2一般选取几百～几千微法，这里取100uF。
当稳压器距离整流滤波电路比较远时，在输入端必须接入电容器C3（数值为0.33μF），以抵消线路的电感效应，防止产生自激振荡。
输出端电容C4（0.1μF）用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。
三、单元电路2——控制电路
图3控制部分原理图
如图3所示，S1为控制开关，即为报警器设防点。
555定时器构成了一个单稳态触发器，非法入侵报警就是利用这个单稳态触发器电路控制报警信号。
没有触发信号时，即开关断开，输入2端的电压U2处于高电平，输出端U3为低电平。
当有人（窃贼）不小心碰到了开关，致使开关闭合，从而使输入端短接接地。
输入为低电平时，输出U3为高电平，即产生了一个控制信号。
输出高电平的脉冲宽度tw是由电阻R2和电容C2决定的。
图4单稳态电路部分输出波形
通常R2的取值在几百欧到几兆欧之间，电容取值为几百皮发到几百微发。
实际中要求报警信号产生30秒左右即可，也就是说脉冲宽度为30秒。
所以电容取30uF时，电阻值为：
。
四、单元电路3——声报警电路
图5声报警部分原理图
555集成芯片共有八个引出端：
1端（地GND），2端（触发TRIG），3端（输出OUT），4端（复位RESET），5端（控制CVOLT），6端（阈值THOLD），7端（放电DISCHG），8端（电源VCC）。
其功能为：
当6，2同时为“1”时，输出3端为“0”；当6，2同时为“0”时，输出3端为“1”；当6端为“0”时，2端为“1”，输出3端不变；反之，6端为“1”时，2端为“0”，输出3端不变。
如图5，控制信号通过555定时器的4输入端接入声报警电路。
这里555定时器构成了多谐振荡器，当555的4输入端有高电平输入时，输出就可以得到一个周期性的矩形波。
矩形波输入到扬声器，从而使扬声器发出声报警信号。
可以通过调节R1的值改变输出波形的频率，即调节报警音量。
取C2=0.22uF，R2=2.4k。
多谐振荡电路的振荡频率为使扬声器正常工作，频率
应控制在f>0.5kHz,因此R1<8.2k，即电位器R1的调节范围为（0～8.2k）。
五、单元电路4——光报警电路
图6光报警原理图
多谐振荡部分原理同声报警电路。
在图6中q1为二极管，v1为电源，DS1为灯泡，当有人（窃贼）不小心碰到开关时555的3端输出高电平后，使光电耦合器的发光二极管发光，耦合器左边电路导通，从而加了一个高电平给可控硅晶闸管的控制端，使晶闸管导通，灯泡闪烁发光，发出光报警；当没有人碰到时，发光二极管不发光，二极管q1处于截止状态，电路不导通，没有电流通过，灯泡不发光。
为使人眼能够分辨出光的闪烁，最好谐振频率在10Hz以下。
根据
，
取10k,
=0.22uF,可得电位器
的值应大于630k。
六、总体电路原理相关说明
在稳压电源电路中的四只整流二极管接成电桥的形式，在任意时刻都只有其中两只是导通的，其余两只截止，故能将输出信号变成脉动的直流电压。
由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，从而起到滤波作用。
经过滤波的电压输入到稳压管7812后，输出即可得到稳定的12V直流电压。
在控制电路中的555定时器构成了一个单稳态触发器，利用这个单稳态触发器电路控制报警信号。
没有触发信号时，即开关断开，输入2端的电压U2处于高电平，输出端U3为低电平。
当有人（窃贼）不小心碰到了开关，致使开关闭合，从而使输入端短接接地。
输入为低电平时，输出U3为高电平，即产生了一个控制信号。
在声报警电路电路中的555定时器的4输入端有高电平输入时，输出就可以得到一个周期性的矩形波。
矩形波输入到扬声器，从而使扬声器发出声报警信号。
在光报警电路中的555定时器的3端输出高电平后，使光电耦合器的发光二极管发光，耦合器左边电路导通，从而加了一个高电平给可控硅晶闸管的控制端，使晶闸管导通，灯泡闪烁发光。
电路用220V的交流电经过变压器后，电压达到一个符合要求的幅值，再经过整流电路，交流电压变成脉动的直流电压。
由于次脉动的直流电压还含有较大的纹波，在通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。
在整流和滤波后加上一个稳压电路，以输出稳定电流。
稳压电路的输出，即可当作直流电压源使用，为后面的控制电路和报警电路提供直流电压，输出直流电压+12V。
为后面三个555芯片提供直流电压。
在无偷盗情况时，三极管处在截止状态，则被控制的声、光信号产生电路不工作；当小偷不小心碰到开关使开关闭合，由U2构成的单稳态触发器电路产生一个高电平脉冲，U3的4端接收到高电平后，产生多谐振荡并将信号输出到扬声器，产生声音报警。
U4产生多谐振荡激发U5光电耦合器导通，使可控硅导通，从而使灯泡闪烁发光，产生光报警。
七、总体电路原理图：
八、元件清单
名称
位号
型号
数量
电阻
R1
20k
1
R2
910k
1
R6
10k
1
R7
1k
1
电解电容
C1、C3
100uF
2
电容
C2
0.33uF
1
C4
0.1uF
1
C5
30uF
1
C6、C7、C9
0.01uF
3
C8、C10
0.22uF
2
开关
S1
SWSPST
1
扬声器
LS1
——
1
电位器
R3、R5
——
2
555定时器
U3、U4
——
2
灯泡
DS1
220V、100W
1
光电二极管
U5
——
1
变压器
TF1
——
1
整流桥
D1-D4
IBQ40
1
可控硅
Q1
2N681
1
稳压管
U1
78L12
1
九、参考文献
【1】秦曾煌；电工学简明教程；高等教育出版社；2007.6
【2】王澄非；电路与数字逻辑设计实践；东南大学出版社；1999.10
【3】李银华；电子线路设计指导；北京航空航天大学出版社；2005.6
【4】韩振振；数字电路逻辑设计；大连理工大学出版社；2000.1
【5】高吉祥；电子技术基础实验与课程设计；电子工业出版社；2002.2
【6】康光华；电子技术基础（第五版）；北京：
高等教育出版社；2006
【7】朱红永；陈勇王博；555定时器构成的报警电路设计；海军蚌埠士官学校基础部,安徽蚌埠 233012；2009年增刊
【8】李健；555定时器及其应用；沈阳师范大学物理科学与技术学院辽宁沈阳110000
【9】黄晓春；555定时器原理及应用；湖北省英山理工中专
【10】陈辉；555定时器在定时控制电路中的应用研究；西北师范大学物理与电子工程学院甘肃兰州730070
【11】杨宇赵玉霞徐刚；555定时器功能及应用的探讨；陆军航空兵学院信息技术教研室，北京101123；2007.5
十、设计心得体会
一个星期很快就过去了，虽然只有短短的一周，但我知道了非法入侵报警电路是怎样设计出来的，并知道了它的原理，现在我可以自豪的说给我原件我可以自己做一个非法入侵报警电路。
刚开始找到题目并从网上找到了相关要实现的内容和基本的原理，经过一周的时间我不断从网上、图书馆、课本查找相关的内容，不断扩充我的知识，加强了我的薄弱的知识点，从中学到了很多知识，概而言之，主要可以归纳为以下几点：
第一，加深了对课本知识的理解。
激发了学习的积极性。
我以前上理论课时，总是不太重视，以为这些书本上的东西离现实太远了。
其实，这些知识正是我们在日常生活中经常用到的，电子技术的知识无处不在。
通过这次课程设计，我真正认识到了学好专业知识的重要，相信以后会在这方面我会更加重视的。
第二，这次实验设计使我对555定时器的原理及其应用有了更深的认识，知道了它的作用。
第三，通过课程设计，加深对相关课程基础知识与基本理论的理解和掌握，培养学生综合运用所学知识的能力，并增强解决实际问题的能力。
增强理论分析、设计计算、制图标准与规范、查阅设计手册与资料的能力，同时加强我们的计算机的应用能力，使我的动手能力有了很大的提高。
最后，也是很重要的一点，就是要理论联系实际。
任何理论，只要脱离了现实，都是空洞无说服力的。
实现一个设计目的往往有多种方案，要从环境和条件、工艺和成本、稳定性和可靠性、操作的便利性和响应的快速性等方面全面比较、综合考虑，从中优选出最佳方案。
电路基本原理图绘制好后，对于元件的选择，一定要考虑实际工作情况。
........忽略此处.......
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