汽车报警器课程设计说明.docx

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汽车报警器课程设计说明

课程设计说明书

课程名称：

电子技术课程设计

题目：

汽车报警器

学院：

电气信息学院

专业：

电气工程与自动化

年级：

学生：

学号：

指导教师：

完成日期：

汽车报警器的设计

摘要：

本设计是由74LS85四位大小比较器电路，方波发生电路，555单稳态触发电路和555多谐振荡电路构成。

74LS85四位大小比较电路用作密码识别，方波发生电路给单稳态触发电路送去触发信号，555单稳态电路通过改变电容电阻的值控制整个报警系统的工作时间，多谐振荡电路控制报警系统的工作频率。

当盗贼在输入密码与预设的密码不符时，则触发控制开关，使555单稳态电路工作，方波发生电路则为555单稳态2脚提供触发信号，LSTTL型四位大小比较器电路输出端立刻给555单稳态系统供电，555单稳态紧接着使多谐振荡电路工作，发出报警声音。

经过PROTEUS仿真，验证了设计的正确性和可行性。

关键词：

，报警，74LS85四位大小比较器，555单稳态，555多谐振荡。

Abstract：

ThisdesignmainlybytheLSTTLtypefoursizecomparisoncircuit,squarewavehappencircuit,555singlestatetriggercircuitandmorethan555resonanceswingacircuit.LSTTLtypefoursizecomparisonisusedtodoasimpleelectronictricklock,themainsquarewavecircuittosinglestatetriggercircuitsenttotriggersignal;555singlestatetriggercircuitcanmainlythroughthechangeofcapacitancevaluecontroloftheresistanceoftheworkingtimeofthealarmsystem;Resonanceswingcircuitcancontroltheworkingfrequencyofalarmsystem.Onceathiefintheinputpasswordanddefaultpasswordisnot,triggercontrolswitch,make555singlestatecircuit,andworkis555squarewavehappencircuitsinglestate2feettoprovidetriggersignals,theLSTTLtypefoursizecomparisoncircuitoutputterminalimmediatelyto555singlestatesystems,powersupply,555singlestateandthenmakewarningvoicework.AfterPROTEUSsimulationprovesthevalidityandfeasibilityofthedesign.

Keywords：

alarm,LSTTLtypefoursizecomparison,555singlestate,

resonanceswings.朗读显示对应的拉丁字符的拼音

朗读显示对应的拉丁字符的拼音

1前言1

1.1设计背景2

1.2设计目标2

1.3实施计划2

2总体方案设计2

2.1方案比较2

2.1.1方案一2

2.1.1方案二2

2.2方案论证3

2.3方案选择4

3单元模块设计5

3.1各单元模块功能介绍及电路设计5

3.1.1LSTTL型四位大小比较器电路模块设计5

3.1.2方波发生电路模块设计7

3.1.3555单稳态触发器电路模块设计8

3.1.4555多谢振荡器电路模块设计9

3.1.5声、光报警电路模块设计10

3.2电路参数的计算及元器件的选择10

3.2.1LSTTL型四位比较器电路10

3.2.2方波发生电路11

3.2.3555单稳态触发电路11

3.2.4555多谐振荡器电路11

3.2.5声、光报警器电路12

3.3特殊器件的介绍12

3.3.1LSTTL型四位大小比较器介绍13

3.3.2555定时器介绍13

3.4各模块之间的联接15

4系统调试16

4.1调试环境16

4.2硬件调试16

4.2.1LSTTL型四位大小比较器调试17

4.2.2方波发生电路调试18

4.2.3555单稳态触发器电路调试18

4.2.4555多谐振荡器电路调试19

4.2.5声、光电路调试20

5系统功能、指标参数21

5.1系统能实现的功能21

5.2系统指标参数测试21

5.3系统功能及指标参数分析21

6结论22

7总结与体会23

8谢辞25

9参考文献26

1前言

随着社会经济的飞速发展，汽车已慢慢的成为了我们生活的必需品，于此同时对汽车安全防范方面的要求也随之提高，各种各样的防盗设备也相继问世。

汽车防盗报警器也就随之产生并成为汽车的一部分和车主购车的考虑对象。

本课题就利用已学的模拟电子技术、数字电子技术知识和其他课外辅导资料，运用PROTEUS软件等进行设计和仿真测试，设计了一个输入密码式防盗报警器。

1.1设计背景

汽车报警器在我们的生活中十分常见，它可以有效防止汽车被盗。

在平常的学习过程中对其也有了一定认识，了解到关于报警器的一些最初的设计思想。

为了锻炼我们的动手实践能力和更深的理解所学知识，提出设计汽车报警器的方案。

1.2设计目标

1）报警持续时间：

30秒；

2）报警频率：

可调

1.3实施计划

1）查阅参考资料，画出草稿图；

2）选择并查阅相关电子元件的参数；

3）用PROTEUS软件做出电路图；

4）运行仿真，观察输出结果：

5）测试输出波形是否符合设计目标并会出PCB印刷电路图。

1.4必备条件

电子计算机、PROTEUS软件（7.8版）

2总体方案设计

通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我提出了以下方案实现实验功能，下面我将此方案做一定说明。

2.1方案比较

2.1.1方案一

方案一结构框图如下图2-1所示：

图2-1方案一的原理框图

在方案一中由触发器的开关给功率放大电路提供信号后把该信号输入语音发声电路使电路发声从而实现报警功能。

2.1.2方案二

图2-2方案二的原理图

方案二中用案二中，利用74LS85四位大小比较电路给555单稳态电路系统供电，使波形发生电路产生相应波形激发多谐振荡电路工作，以实现报警功能。

2.2方案论证

本设计是一个汽车报警器，在实现报警功能基础上还要使是报警及时、准确。

对于方案一是当盗贼触碰到触发开关，则功率放大电路接通工作，放大后的信号送给语音发声电路，从而使语音发声电路工作，发出报警声音。

方案一虽然电路简单，且能实现报警功能但是有许多不足。

因为方案一是要盗贼触碰到触发开关报警器才能工作，如果盗贼避开了触发开关此时报警器就不会工作，该报警器也就不能起到很好保护作用，且该方案中语音发声电路的发声频率也很难改变等。

对于方案二是一旦盗贼输入密码与设定密码不同时，在输入过程中LSTTL型四位大小比较器电路输出端将促使555单稳态电路工作，波形发生电路产生方波给555单稳态触发器送去触发信号，使之开始工作，555单稳触发器的输出端接多谐振荡器，使多谐振荡器工作。

发出报警声音。

这样做不仅可以控制报警时间长短，还可以控制报警频率的高低，同时提高了汽车安全性可以有效防止汽车被盗。

2.3方案选择

根据方案论证同时考虑系统的方案可行性及可靠性等各种因素本设计采用方案二作为最终方案。

3总体方案设计

节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。

3.1各单元模块功能介绍及电路设计

本系统主要分为5个单元模块，它们分别是：

LSTTL型四位大小比较器电路模块、方波发生电路模块模块、555单稳态触发电路模块、555多谐振荡器电路模块和声、光报警电路模块。

各单元模块功能及相关电路的具体说明如下。

3.1.1LSTTL型四位大小比较器电路模块设计

图3-1LSTTL型四位大小比较器电路图

这一模块是由4片74LS85，16个单置开关及16只电阻组成。

该模块是本报警系统的第一级模块，起到密码判别的作用。

该报警器开始有一个初始密码，车主离开汽车后，该模块进入工作状态。

在盗贼输入密码的时候，在输入过程中，输入的密码将被转化为二进制，由单置开关控制1或0的输入，当输入的密码与初始密码相同时，在74LS85输出端输出高电平，否则为低电平，这样构成移位密码。

利用这样的4片74LS85，就构成了4位密码。

再将这4片74LS85的输出端接在一个与非门上，这样当四位密码均正确时该模块输出低电平，在其中一旦有一位密码错误该模块都输出高电平，这样就起到识别密码的作用，从而利用这个作用来促发整个报警装置。

3．1.2方波发生电路模块设计

图3-2方波发生电路模块电路图

该模块是利用集成运算放大器构成的方波函数发生电路，其中该电路组成迟滞比较器，通过正反馈环路使电路产生振荡，便可在前一级输出端（VO1）产生方波输出。

迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。

在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络，就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。

由于反馈的作用这种比较器的门限电压是随输出电压的变化而变化的。

它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高。

门限电压的估算：

比较器的输出电压V0与输入电压VI不成线性关系，输出电压VO转换的临界条件是门限电压VP（同相输入端电压）≈VN（反相输入端电压=VI（参考基准电压），这里的VP值实际就是门限电压VT。

传输特性：

设VI=0，VO=VOH和VP=VT+。

当VI由零向正方向增加到接近VP=VT+前，VO一直保持VO=VOH不变。

当VI增加到略大于VP=VT+，则VO由VOH下跳到VOL，同时使VP下跳到VP=VT-，VI再增加，VO保持V0=VOL不变。

若减小VI，只要VI>VP=VT-，则VO将始终保持VO=VOL不变，只有当VI

根据VREF的正、负和大小，VT+、VT-可正可负。

3.1.3555单稳态触发电路模块设计

图3-3555单稳态触发电路模块电路图

在该模块中R、C为单稳态触发器的定时元件，它们的连接点Vc与定时器的阀值输入端（6脚）及输出端Vo'（7脚）相连。

单稳态触发器输出脉冲宽度tpo=1.1RC。

定时器复位输入端（4脚）接高电平，控制输入端Vm通过0.01uF接地，定时器输出端Vo（3脚）作为单稳态触发器的单稳信号输出端。

单稳态触发器具有如下工作特性：

1、没有脉冲作用时电路处于一种稳定状态。

2、在触发脉冲的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。

暂稳态是一种不能长久保持的状态。

3、由于电路中RC延时环节的作用，电路的暂稳态在维持一段时间后，会自动返回到稳态。

当输入Vi保持高电平时，Ci相当于断开。

输入Vi'由于Ri的存在而为高电平Vcc。

此时，①若定时器原始状态为0，则集电极输出（7脚）导通接地，使电容C放电、Vc=0，即输入6脚的信号低于2/3Vcc，此时定时器维持0不变。

　　②若定时器原始状态为1，则集电极输出（7脚）对地断开，Vcc经R向C充电，使Vc电位升高，待Vc值高于2/3Vcc时，定时器翻转为0态。

3.1.4555多谐振荡器电路模块设计

图3-4555多谐振荡器电路模块电路图

该模块接555单稳态触发电路模块，决定该报警器工作频率。

多谐振荡器接通电源以后，电容C被充电，当VC上升到2VCC/3时，使得VO为低电平同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，VC下降。

当VC下降到VCC/3时，VO翻转为高电平。

电容器C放电所需的时间为：

tPL=R2Cln2≈0.7R2C

当放电结束时，T截止，VCC将通过R1、R2向电容器C充电，VC由VCC/3上升到2VCC/3所需时间为：

tPH=（R1+R2）Cln2≈0.7（R1+R2）C

当VC上升到2VCC/3时，电路又翻转为低电平。

如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。

其震荡频率为:

f=1/（tPL+tPH）≈1.43/（R1+2R2）C，即为该报警器的工作频率。

由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的震荡频率受到电源电压和温度变化的影响很小。

3.1.5声、光报警电路模块设计

图3-5声光报警模块电路图

该模块是整个报警电路的最后一个模块，其中喇叭的一端与555多谐振荡模块的输出相接，再把喇叭另外一端接地。

当电路图完全正确时，则仿真开始，喇叭会发出相应的报警声。

3.2电路参数的计算及元器件的选择

下面就相关电路中的参数计算以及元器件的选择进行说明。

3.2.1LSTTL型四位大小比较器电路

元器件表见表3-1所示。

表3-1元器件选择表

序号

名称

主要参数

数量

R1

电阻

30K

1

R2

电阻

27K

1

R3

电阻

10

1

R4

电阻

10

1

R5

电阻

10

1

R6

电阻

10

1

R7

电阻

10

1

R8

电阻

10

1

R9

电阻

10

1

R10

电阻

10

1

R11

电阻

10

1

R12

电阻

10

1

R13

电阻

10

1

R14

电阻

10

1

R15

电阻

10

1

R16

电阻

10

1

U4-U7

LSTTL型四位大小比较器

74LS85

4

SW1-SW16

开关

SW-SPST

16

U3

与非门

74LS13

1

3.2.2方波发生电路

元器件表见表3-2所示。

表3-2元器件选择表

序号

名称

主要参数

数量

R17

电阻

10

1

R18

电阻

10

1

R19

电阻

10K

1

C1

电容

100nF

1

U8

运算放大器

LM741

1

D1-D2

二极管

BZX55C15RL

2

3.2.3555单稳态触发电路

元器件表见表3-3所示。

表3-3元器件选择表

序号

名称

主要参数

数量

C2

电容

1uF

1

C3

电容

0.01uF

1

U1

NE555

单稳态触发器

1

RV1

滑动变阻器

10K

1

3.2.4555多谐振荡器电路

元器件表见表3-4所示。

表3-4元器件选择表

序号

名称

主要参数

数量

C4

电容

0.047uF

1

C5

电容

0.047uF

1

R20

电阻

10K

1

U2

NE555

多谐振荡器

1

RV2

滑动变阻器

50K

1

3.2.5声、光报警电路

元器件表见表3-5所示。

表3-5元器件选择表

序号

名称

主要参数

数量

C6

电容

0.47uF

1

D3

LED灯

LED

1

3.3特殊器件的介绍

本系统中主要使用了如下一些功能器件：

LSTTL型四位大小比较器，555单稳触发器。

下面就这些器件的功能特点、主要参数和使用方法作相应说明。

3.3.1LSTTL型四位大小比较器的介绍

图3-674LS85外引线排列图

这种四位大小比较器在功能上能进行二进制码和BCD（8-4-2-1）码大小的比较。

它可以对两个四位字（A、B）进行译码后而作出三种比较判断，并将结果在三个输出端输出。

不需外加门，就完全可扩展到任何位。

对较长字的比较可以把比较器级联起来进行。

处理低有效位级的输出端A>B,AB,A

处理最低有效位的级一定要有一个高电平电压加到A=B输入端。

本电路级联通道只有一个二级门延迟，可减小长“字”的总比较时间。

表3-6LSTTL型四位大小比较器功能表

比较输入

级联输入

输出

A3，B3

A2，B2

A1，B1

A0，B0

A>BA

A>BA

A3>B3

×

×

×

×××

HLL

A3

×

×

×

×××

LHL

A3=B3

A2>B2

×

×

×××

HLL

A3=B3

A2

×

×

×××

LHL

A3=B3

A2=B2

A1>B1

×

×××

HLL

A3=B3

A2=B2

A1

×

×××

LHL

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0>B0

×××

HLL

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0

×××

LHL

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

HLL

HLL

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

LHL

LHL

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

LLH

LLH

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

××H

LLH

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

HHL

LLL

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

LLL

HHL

H=高电平L=低电平×=不定

3.3.2555单稳触发器介绍

图3-7555定时器

　555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

表3-7555定时器管脚功能表

管脚

功能

1脚

外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚

低触发端

3脚

输出端Vo

4脚

是直接清零端。

当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚

VC为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚

TH高触发端

7脚

放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚

外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。

一般用5V。

3.4各单元模块的联接

各个单元模块连接的具体关系参见附录1。

4系统调试

4.1调试环境

4.1.1仿真软件Proteus

Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。

是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。

在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：

multisim）的功能。

这些功能是：

（1）原理布图，

（2）PCB自动或人工布线，（3）SPICE电路仿真。

革命性的特点：

（1）互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

（2）仿真处理器及其外围电路，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。

还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。

配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

4.2硬件调试

利用仿真软件Proteus分别对LSTTL型四位大小比较器电路，方波发生电路，555单稳态触发电路，555多谐振荡电路以及声、光报警电路进行调试。

4.2.1LSTTL型四位大小比较器电路

1）调试电路

2）调试结果

4.2.2方波发生电路调试

1）调试电路

2）调试结果

4.2.3555单稳态触发电路调试

1）调试电路

2）调试结果

4.2.4555多谐振荡器电路调试

1）调试电路

2）调试结果

4.2.5声、光报警电路调试

1）调试电路

2）调试结果

5系统功能、指标参数

本节主要介绍本汽车防盗报警系统中的有关功能及参数。

5.1系统能实现的功能

本系统可完成汽车防盗报警的功能。

一旦盗贼输入的密码与预先设定的密码不符时，则整个报警系统会立即开始工作，使声光报警电路发出亮光并发出报警声。

该报警声不会一直响下去，只会在30秒的时间内报警，并且可以做到报警声的频率可调，更加贴近于真实的报警声音。

如果盗贼再次输入错误密码才会使得报警声音重复响起，这样，便能做到不扰民，同时可以有效防