报警器设计2Word格式文档下载.docx
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4、调试.....................................................10
4.1组装与调试方法过程...................................................10
4.2调试所遇的问题及问题的解决...........................................11
5、结论......................................................11
谢辞..........................................................12
参考文献.................................................12
附录......................................................13
1、设计任务书
1.1设计任务与要求：
1、选用合适的器件检测振动
2、检测到振动之后发出声光报警并切断电动车电机电源线路
3、报警消除的方式：
延时和手动两种
1.2本次课程设计运用到的知识点：
利用NE555集成芯片和外接元件R、C构成单稳态触发器可以控制报警时间；
利用NE555复位端手动消除报警；
利用NE555低触发输入端控制继电器的吸合从而控制报警电路工作，
2、功能介绍
2.1元器件的介绍
2.1.1555定时器
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
1、555定时器的内部电路结构
如下图2.1.2所示为555定时器的逻辑图。
它的电压比较器C1和C2（包括电阻分压器）、G1和G2组成的基本RS触发器、集电极开路的放电管V和输出缓冲级G3三部分组成，如下表1所示为555定时器功能表。
（a）555定时器内部逻辑图（b）555引脚排列图
图2.1.2555定时器内部逻辑图及引脚排列图
表1555定时器的逻辑功能表
输入
输出
TH
TR’
RD’
U0
V状态
X
X
导通
>
2/3VCC
1/3VCC
1
<
截止
1
不变
它的各个引脚功能如下：
1脚：
GND（或VCC）源负端VSS或接地，一般情况下接地。
2脚：
TR低触发端。
3脚：
OUT（或Vo）输出端。
4脚：
R是直接复位端。
当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、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：
CO（或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：
D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。
电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。
电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。
比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。
高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；
低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。
基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。
8脚：
VCC（或VDD）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。
2、555的典型应用—单稳态电路
单稳态触发器由555定时器和外接定时元件R、C构成，该电路只有一个稳态状态。
在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，并且电容充电，暂稳状态保持一段时间当Vc充电到2/3Vcc时会自动翻转回稳态。
单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。
暂稳态的持续时间Tw（延时时间）决定于外接元件R、C值的大小：
Tw=1.1RC
该电路工作正常时，输入脉冲宽度要小于Tw。
若大于就在输入端加RC微分电路。
2.1.2震动开关
震动开关，又称为震动传感器，就是在感应震动力大小将感应结果传递在电路装置，并使电路启动工作的电子开关。
它具有灵活且灵敏的触发性。
它分成弹簧开关与滚珠开关两类，两大类开关都有两个比较重要的指标特性：
灵敏度和方向性。
弹簧开关的灵敏度是指不同的产品，在实际装置中会产生因感应震动力大小不同的差异,此差异称为灵敏度。
方向性是指受力方向，而受力方向粗略分为立体的六面，上下左右前后等六面。
而滚珠开关与弹簧开关最大的区别在于：
弹簧开关是感应震动力或离心力的大小，最好为直立使用。
而滚珠开关是感应角度的变化，最好平铺使用。
2.1.3蜂鸣器
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两大类，从外观上看，有绿色电路板的一种是无源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶封闭的一种是有源蜂鸣器。
还可以用万用表电阻档Rxl档判断有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，如果触发出咔、咔声的且电阻只有8Ω（或16Ω）的是无源蜂鸣器;
如果能发出持续声音的，且电阻在几百欧以上的，是有源蜂鸣器。
有源蜂鸣器直接接直流电源就发出声音，而无源的必须接音频输出电路才能发出声音。
2.1.4继电器
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
本次用到电磁继电器，因此在此只说明电磁继电器的工作原理和特性。
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。
只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。
这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：
继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；
处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
2.1方案论证与选择
方案论证：
如图用LM393做电压比较器，1管脚外接一个振动传感器。
当检测到1管脚的电压大于2管脚是，1管脚为高电平，此时LM555不工作，反之为低电平,LM555的2管脚有效，3管脚输出高低平三极管Q1导通，继电器工作，使继电器的1,2管脚导通。
继电器不工作时1,3导通。
1,2管脚导通则蜂鸣器开始工作，D1灯亮，D2灯灭。
555时基集成电路组成的单稳态触
图2.2.1电路图
2.3流程框图：
电压比较器
振动传感器开关
继电器
报警发生电路
图2.3流程框图
3、电路图的设计
3.1单元电路的设计、参数计算
单稳态电路设计电路如下：
图3.1.1单稳态电路设计电路
单稳态电路的暂稳态时间的计算：
已知R1（max）=200K,C2=47uF
Tw（max）=1.1RC=1.1×
200K×
47u=10.4s
改变电位器阻值，从而改变报警时间。
报警发生电路：
图3.1.2报警发生器电路
发光二极管正常工作的电流约为20mA，电压约为2V，因此要串接一个300～400欧限流电阻。
3.2原理图及工作原理
电路图的工作原理图说明：
开关打开时，电源不能直接接地，因此分别串接R3、R4电阻作为保护。
VC控制电压端不用时可将它与地之间接一个0.01uF的电容，以防止干扰电压引入，起到滤波作用，从而消除外来的干扰。
当开关S2打开时，使得2端电位瞬间为低电平，单稳态电路进入暂态过程而且输出端Vo变为高电平，三极管导通，继电器开关跳到另一端，驱动了声光报警发生电路工作并切断电动车电源线路。
报警过程中按下S1也可消除报警，若不按S2过了一会后报警也会随着暂稳态的结束而停止。
4、调试
4.1调试方法过程
按PCB图打好电路板，焊接组装好，可进行调整。
（1）首先观察电路有无断点，若有则用电烙铁进行焊接好。
（2）用万用表测试所有线路，确保都为正常电路；
（3）调节电源为5伏，用万用表测试电压，保证电压正常能够使蜂鸣器工作；
（4）正确接上蜂鸣器后，接上震动开关，用手指弹下电路板使其震动，看是否声光报警，，如果没有信号指示证明电路没有工作，用万用表测试一下各元器件是否坏，从前面开始检测电路，将震动开关打开，555芯片2引脚是否为低电平，测出为低电平，然后检查3输出端是否为高电平，经测试为高电平，接着检查三极管，最后检查继电器和声光报警电路是否接对。
确保在每部分电路都工作的情况下在测试，没有现象证明灵敏度不够，开始改变电阻的阻值，直到电路能够正常工作；
（5）在确保电路连接正确的情况下，按设计的方案验证实现的功能。
4.2调试所遇问题及问题的解决
1.调试时电源接通，就开始声光报警并且电源指示灯不亮，怀疑是继电器反接了，经检查继电器连接正确。
2．经检查发现三极管用错型号了，导致继电器后面的电路的出错；
经过调换后继电器后面的电路可正常工作了。
3.，按上震动开关，还是出现了电源指示灯一直亮，报警电路怎么也都不工作的，于是查找单稳态电路的问题，发现按键开关的封装用错了，经改好后重新测试全部电路可以正常工作。
5、结论
通过本次课程设计，我了解了声光报警系统的基础制作方法，也加深了自己对555定时器的理解，为以后更多的应用555定时器打下了坚实的基础。
本次课程设计试验内容虽然简单，但其过程对我们的锻炼是多方面的。
第一，它锻炼了我们的信息搜集与处理能力，在电板制作过程中，我发现自己并不熟悉各种元件，但借助相关书籍与网络等途径，我们搜集到了了大量有用的资料。
第二，它锻炼了我们的思维与创新能力：
我们在电板制作过程中涌现了许多新奇的想法，比如在声光报警电路前加多谐振荡器让报警间隔工作。
第三，它为我们以后更深一步的学习打下了坚实的基础。
在本次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业知识，如：
Proteus仿真软件及Protel，模拟电子和数字电路等知识。
肃然过去从未独立运用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程世界的又一收获。
在课程设计过程中遇到问题是很正常的，我们通过查阅大量有关资料，并在小组中互相讨论，交流经验和自学，若遇到是在搞不明白的问题就会及时请教老师同学，，
通过这次课程设计，我了解到自身存在的不足之处，懂得了自己在专业知识方面有所欠缺，更懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，因此今后要努力学好专业知识，多练习做板子，提高自己动手能力。
6、谢词
这课程设计得以成功，我首先要感谢黄源老师的帮助与指点，为我解决了几个最关键的问题，为我的课设的顺利完成打下了基础。
谢谢你们谢谢！
参考文献：
1、阎石主编《数字电子技术基础》第五版
2、李瀚荪主编《电路分析基础上、下》第四版
3、周巍黄雄华主编《数字逻辑电路实验指导书》
4、XX文库
附录：
3、原理图
4、PCB图：
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