触摸式报警器op.docx
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触摸式报警器op
燕山大学
课程设计报告
姓名：
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班级：
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学号：
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题目：
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指导教师：
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序论
随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展,人类的不断研究,不断创新记录,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，人们的生活水平有了很大的提高。
各种贵重物品以及高档家点产品为越来越多的家庭所拥有。
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，，也适用于中小企业的事业单位，其特点是灵敏、可靠，一触即发，可以立即报警。
报警是可以发出声音，提醒主人有不发分子，同时给不发分子警告。
目录
一、调研情况………………………………………………1
1.1意义 ……………………………………………………1
1.2研究现状（典型产品）………………………………2
1.3如何组织自己的设计…………………………………2
二、理论设计………………………………………………3
2.1敏感器件（特性,规格，分类详细）…………………3
2.2设计匹配电路（每个器件具体的数值）……………9
三、设计电路………………………………………………11
3.1仿真电路的建立………………………………………11
3.2仿真结果分析（图表）………………………………12
第一章
1.1课题研究背景及意义
近年来，随着改革开放的深入发展，电子技术的日新月异个人类的不断研究，人们的生活水平的提高和对私有财产安防意识的不断增强，家庭安全防盗系统的应用日益广泛。
因此，家庭式防盗系统为了满足现代住宅防盗的需要而出现。
目前市面上装备的主要有压力触发式报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗器等各种报警器。
触摸式报警器结构简单、制作成本低、易于操作等优点。
当发现有人侵入，可以马上触发报警器，给不法分子发出警告。
触摸式报警器作为一定区域内安防必备措施。
1.2国内外研究现状
目前，国内市场上的报警系统大部分是国外品牌，国内外防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大，但是与国外的相比还有很大差距。
现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，国外产品主要来源美国、日本、韩国.
国外的报警器发展已经相当成熟,产品功能稳定、性能完善,大多都是采用先进技术，其功能也是非常先进。
红外监控无线报警器，高灵敏红外报警器，触摸式防盗报警器等等。
目前，高灵敏触摸式报警器在大多地方运用比较多。
1.3如何组织自己的设计
主要是以单片机电路NE555为核心部件，集成电路NE555与C1、C2组成的单稳态触发器，平时没有人触摸式，电路处于稳态，即NE555的3脚输出低电平，报警电路不工作。
一旦有人接触触摸片，由于人体感应电势给NE555的2脚一个负脉冲（杂波脉冲）,单稳态电路被处罚翻转进入暂稳态，NE555的3脚由原来的低电平变为高电平，该高电平信号经电阻R4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R2对电容C1充电，经过一短时间后，单稳态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。
第二章
2.1敏感器件
<1>555定时器
555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。
通常只需外接几个阻容元件,就可以构成各种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。
555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。
双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。
1.NE555管脚功能介绍：
1脚为地。
2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。
当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1/3Ucc，此时3脚输出高电平。
6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2/3Ucc，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1/3Ucc时才有效。
3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可达200mA。
4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。
5脚是控制端。
7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高如图2.1.1（a）所示
图2.1.1NE555引脚图
2.我们也可以把555电路等效成一个带放电开关的R-S触发器，如图2.1.2（b）所示，这个特殊的触发器有两个输入端：
阈值端（TH）可看成是置零端R，要求高电平，触发端（TR）可看成是置位端S，要求低电平，有一个输出端Vo，Vo可等效成触发器的Q端，放电端（DIS）可看成是由内部放电开关控制的一个接点，由触发器的Q端控制：
Q=1时DIS端接地，Q=0时DIS端悬空。
另外还有复位端MR，控制电压端Vc，电源端VDD和地端GND。
这个特殊的触发器有两个特点：
（1）两个输入端的触发电平要求一高一低，置零端R即阈值端（TH）要求高电平，而置位端s即触发端（TR）则要求低电乎;
（2）两个输入端的触发电平使输出发生翻转的阈值电压值也不同，当Vc端不接控制电压时，对TH（R）端来讲，大于2/3VDD是高电平1,小于2/3VDD是低电平0：
而对TR（S）端来讲，大于1/3VDD是高电平1，小于1/3VDD是低电平0。
如果在控制端（Vc）上控制电压Vc时，这时上触发电平就变成Vc值，下触发电平就变成1/2Vc值，可见改变控制端的控制电压值就可以改变上下触发电平值。
它的功能表见图2.1.2所示
图2.1.2555电路等效R-S触发器
3.典型应用电路
555的应用电路很多，只要改变555集成电路的外部附加电路，就可以构成几百种应用电路，大体上可分为555单稳、555双稳及555无稳（即振荡器）三类。
因本次设计主要利用555单稳功能以下着重简绍555的单稳应用
4.555单稳电路
单稳电路有一个稳态和一个暂稳态，是利用电容的充放电形成暂稳态的，因此它的输入端都带有定时电阻和定时电容，常见的555单稳电路有两种：
◆人工启动型
将555电路的6、2脚并接起来接在RC定时电路上，在定时电容CT，两端接按钮开关SB，就成为人工启动型555单稳电路，如图2.1-3（a）所示，用等效触发器替代555，并略去与单稳工作无关的部分后见图4（b）所示，下面分析它的工作原理：
稳态：
接上电源后，电容CT很快充电到VDD，从图2.1.3（b）看到，触发器输入R=1，S=1，从功能表看到输出Vo=0，这是它的稳态。
暂稳态：
按下开关SB，CT上电荷很快放到零，相当于触发器输入R=0，S=0，输出立即翻转成Vo=l，暂稳态开始。
开关放开后，电源又向CT充电，经过时间TD后，CT上电压上升到>2/3VDD时，输出又翻转成Vo=O，暂稳态结束。
TD就是单稳电路的定时时间或延时时间，它和定时电阻RT和定时电容CT的值有关：
TD=1.1RTCT。
图2.1.3人工启动型555单稳电路
◆脉冲启动型
将555电路的6、7脚并接起来接在定时电容CT上，用2脚作输入就成为脉冲启动型单稳电路，如图2.1.4（a）所示，电路的2脚平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路，用等效触发器替代555后见图2.1.4（b）所示，下面分析它的工作原理：
稳态：
接上电源后，R=1，S=1，输出Vo=0，DIS端接地，CT上的电压为0即R=0，输出仍保持Vo=0，这是它的稳态。
暂稳态：
输入负脉冲后，输入S=0，输出立即翻转成Vo=1，DIS端开路，电源通过RT向CT充电，暂稳态开始。
经过时间TD后，CT上电压上升到>2/3VDD时，输入又成为R=1，S=1，这时负脉冲已经消失，输出又翻转成Vo=0，暂稳态结束。
这时内部放电开关接通，DIS端接地，CT上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备。
电路的定时时间TD=1.1RTCT。
这两种单稳电路常用作定时延时控制。
图2.1.4脉冲启动型单稳电路
<2>电容
电容器，通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。
电容器，顾名思义，是‘装电的容器’，是一种容纳电荷的器件。
英文名称：
capacitor。
电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。
电容与电容器不同。
电容为基本物理量，符号C，单位为F（法拉）。
通用公式
平行板电容器专用公式：
板间电场强度
电容器电容决定式
◆电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。
同时电解电容正负不可接错。
电解电容器特点一：
单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。
电解电容器特点二：
额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万μf甚至几f（但不能和双电层电容比）。
电解电容器特点三：
价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。
制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。
◆瓷片电容（ceramiccapacitor）是一种用陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成的电容器。
通常用于高稳定振荡回路中，作为回路、旁路电容器及垫整电容器。
优点：
稳定，绝缘性好，耐高压
缺点：
容量比较小
2.2设计匹配电路
由NE555和电容C1、C2组成单稳态触发电路，NE555
（2）脚为触发端，当电路触发时，NE555（3）脚输出高电平，蜂鸣器发出“嘀”的报警声。
图中R1为放电电阻，用于改善触摸电极的稳定性，可调电阻用于调节报警声的持续时间LED1用于待机指示，报警时不亮如图2.2.1所示
图2.2.1电路原理图
元件表
元件序号
元件参数
元件名称
元件型号
R1
5M
电阻
R2
100K
可变电阻
R3
1K
电阻
R4
1K
电阻
C1
100μf
陶瓷电容
C2
100nf
电解电容
Q1
三极管
2N2222
U1
555定时器
LM555CM
LED1
1.5v5mA
发光二极管
LS1
蜂鸣器
第三章
3.1仿真电路的建立
由NE555组成单稳态触发电路，NE555
（2）脚为触发端，当电路触发时，NE555（3）脚输出高电平，蜂鸣器发出“滴滴”的报警声。
图中R3为放电电阻，用于改善触摸电极的稳定性，可调节电阻用于调节报警声的持续时间，LED用于待机指示，报警时不亮。
如图3.1-1（实验中用GND代替人体，开关J1代替人的触摸。
实验时将开关J1合上然后断开，就可以代替人的触摸）
图3.1.1NE555组成单稳态触发电路
3.2仿真结果分析
图3.2.1蜂鸣器在报警器被触摸前后示波器的显示
图3.2.2LED二极管在报警器被触摸前后示波器的显示
蜂鸣器在没有触摸时不工作，在触摸后开始工作。
停止触摸后蜂鸣器延时工作1s后停止工作。
如图3.2-2
由于LED是用于待机指示，报警时不亮，所以报警器被触摸后LED将熄灭，等停止报警后LED将在发光。
如图3.2-2用万用表分别测得发光二极管和蜂鸣器在报警前后的电压
（a）（b）
图3.2.3发光二极管报警前后电压
（a）（b）
图3.2.4蜂鸣器报警前后电压
通过对实验的触摸式防盗报警装置的仿真模拟和测试，当触摸到触摸片时蜂鸣器能发出“滴滴”的报警声，并且延时一段时间，延长的时间可通过改变可变电阻R2的阻值来改变，电阻越大延时就越短，当电阻为0时报警器延时最长，当电阻为100%时报警器不会延时。
LED在待机时发绿光，报警时不发光，试验中报警器能够达到报警的需求，测试的原件参数与原件的参数基本符合，实验结果证明本设计是正确的。
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