觸摸式報警器.doc

課程設(shè)計(論文)題 目 名 稱 觸摸式報警器 課 程 名 稱 電子技術(shù)課程設(shè)計 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 系 、專 業(yè) 電氣工程系 指 導(dǎo) 教 師 2010年 1 月 13 日課程設(shè)計（論文）任務(wù)書年級專業(yè)題目名稱課程名稱一、 課程設(shè)計（論文）目的通過課程設(shè)計，使學(xué)生加鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，學(xué)會查尋資料、方案設(shè)計、方案比較，以及單元電路設(shè)計計算等環(huán)節(jié)，進一步提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力，提高分析解決實際問題的能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實際本領(lǐng)，通過此綜合訓(xùn)練,為以后畢業(yè)設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件采用模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)課程上學(xué)習(xí)的集成電路來設(shè)計有一定應(yīng)用性的電路。不允許采用單片機。三、 任務(wù)和要求設(shè)計一個高靈敏度的觸摸式報警器，本電路適合于各種需要報警的場合。1、當(dāng)有人觸摸電極片時，報警器發(fā)出響亮的報警聲，聲音持續(xù)30秒左右。如再次觸摸，再次報警。2、揚聲器為0.125瓦，8歐姆。3、設(shè)計單穩(wěn)態(tài)電路，音頻振蕩電路和音頻功率放大電路。4、電源電壓為9V直流。注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。摘要隨著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，百姓的收入水平不斷提高，私有財產(chǎn)的迅速積聚，從而使得安全與健康成為富裕起來的人們最為關(guān)注的兩大熱點，家庭安全保障首當(dāng)其沖,此為防盜產(chǎn)品風(fēng)火而起的第一機會點;各地政府對安全問題的高度重視，以及為創(chuàng)建文明城市、花園城市、改善城市形象吸引投資等政府行為需要，出臺拆除金屬防盜網(wǎng)的政策，為此，對保障安全的防盜產(chǎn)品有很好的發(fā)展前景。我的選題是觸摸式報警器，觸摸式報警器用途非常廣泛，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前言隨著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，百姓的收入水平不斷提高，私有財產(chǎn)的迅速積聚，從而使得安全與健康成為富裕起來的人們最為關(guān)注的兩大熱點，家庭安全保障首當(dāng)其沖,此為防盜產(chǎn)品風(fēng)火而起的第一機會點;各地政府對安全問題的高度重視，以及為創(chuàng)建文明城市、花園城市、改善城市形象吸引投資等政府行為需要，出臺拆除金屬防盜網(wǎng)的政策，為此，對保障安全的防盜產(chǎn)品有很好的發(fā)展前景。觸摸式報警器用途非常廣泛，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。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個滑動電阻1個干電池6節(jié)導(dǎo)線若干表2-1 元器件清單1、555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：圖2-2 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖555為一8腳封裝的器件，其各引腳的名稱和作用如下：1腳GND,接地腳2腳TL,低電平觸發(fā)端3腳Q,電路的輸出端4腳/RD,復(fù)位端，低電平有效5腳V_C,電壓控制端6腳TH,高觸發(fā)端7腳DIS，放電端8腳VCC,正電源端，其電壓范圍為：516V輸入輸出THTL/RDQ放電管狀態(tài)XX00導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC10導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC1保持不變保持不變2/3VCC1/3VCC10導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC11截止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)。表2-2 NE555功能表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。(2)它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合。 (3)其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。 (4)它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。 參數(shù)功能特性：供應(yīng)電壓4.5-18V ；供應(yīng)電流3-6 mA ；輸出電流225mA (max) ；上升/下降時間100ms。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)電路電路的輸出的狀態(tài)僅一種穩(wěn)定的狀態(tài)，而另一個狀態(tài)為暫態(tài)，當(dāng)外界觸發(fā)使輸出進入暫態(tài)后其經(jīng)過一個短暫的時間后輸出又回到了穩(wěn)態(tài)。 圖3.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電路參數(shù)：C1=200uF R1=136K C2=100uF Vcc=5V12V 如圖示，未加及觸發(fā)信號時，觸發(fā)端處于高電平，定時電容C1兩端電壓為低電平，高觸發(fā)端為低電平，電路輸出為零，當(dāng)電容C1充電使Ucc2Vcc/3時，U0躍變?yōu)榈碗娖?，放電管T導(dǎo)通，電容C1通過T迅速放電，電路返回到穩(wěn)態(tài)，電容C1的充電時間TW=1.1R1*C1,即報警器報警時間，單穩(wěn)延時時間觸發(fā)后NE555輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖?第三腳輸出的高電平作為振蕩電路的觸發(fā)信號。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。功率放大電路主要功能特點是：(1) 電路的輸出功率大；(2) 希望電路損耗小，所以要求電路的效率高；(3) 因為功率放大電路的工作信號都比較大，很容易產(chǎn)生信號失真，所以要求電路的非線性失真小。功率放大電路的特殊問題：放大電路的作用是將放大后的信號輸出，并驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成特定的工作，執(zhí)行機構(gòu)通常稱為電路的負載。不同的負載具有不同的功率，放大器要驅(qū)動負載必須輸出相應(yīng)的功率。能夠向負載提供足夠輸出功率的電路稱為功率放大器，簡稱功放。電壓放大器的任務(wù)是放大輸入電壓；而功放電路是放大輸入功率。功放電路在工作的過程中，不僅追求輸出高電壓，且要追求在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。因此，功率放大電路中包含一系列在電壓放大電路中所沒有出現(xiàn)過的特殊問題，這些問題是：1盡量大的輸出功率為了實現(xiàn)盡量大的輸出功率，要求功放管的電壓和電流都要有足夠大的輸出幅度，因此，三極管往往工作在極限的狀態(tài)下。2允許適當(dāng)?shù)姆蔷€性失真工作在大信號極限狀態(tài)下的三極管，不可避免的會產(chǎn)生非線性失真，且同一個三極管，輸出功率愈大，非線性失真愈嚴(yán)重，功放管的非線性失真和輸出功率是一對矛盾。在不同的應(yīng)用場合處理這對矛盾的方法不相同。3功放管的散熱在功率放大器中，因功放管的集電極電流較大，所以，功放管的集電極將消耗大量的功率，使功放管的集電極溫度升高。為了保護功放管不會因溫度太高而損壞，必須采用適當(dāng)?shù)拇胧Ψ殴苓M行散熱。 圖3.3 音頻功率放大電路參數(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)束語經(jīng)過短暫而又漫長的構(gòu)思、設(shè)計，我終于完成了數(shù)電課程設(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。但是皇天不負有心人，一連幾天的努力終于使我完成了這次課程設(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，我已初步掌握了數(shù)電的應(yīng)用技術(shù)，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。題目剛分配下來我們便分配了工作，絲毫不敢有所馬虎。我們五人沒偷下懶，迅速分工查閱和收集資料，我們?nèi)チ藞D書館借一些參考書，上網(wǎng)找一些相關(guān)資料，并請教指導(dǎo)老師，通過不斷努力，終于把大致的模塊給描述下來，剩下的只有整理和修改程序。在完成電子技術(shù)課程設(shè)計后，我們發(fā)現(xiàn)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，并讓我們認(rèn)識到把理論用于實踐是多么重要。經(jīng)過這次課程設(shè)計，我明白了許多事情，領(lǐng)悟到了很多道理。在科學(xué)技術(shù)敘述發(fā)展的今天，不僅世界是日新月異，而且電子產(chǎn)品也是不斷更新。但是千變?nèi)f變，萬變不離其蹤，只要我們有堅實的、牢固的知識作后盾，并且不斷學(xué)習(xí)外界的各種先進的科學(xué)文化知識，就可以構(gòu)筑自己知識的大廈，在自己今后的人生道路上邁出穩(wěn)健的步伐。這次實踐使我認(rèn)識到我現(xiàn)在所學(xué)的知識還遠遠不夠，在實際操作應(yīng)用中有些問題還不能解決，所以我要在今后的學(xué)習(xí)中更加努力，學(xué)好自己的專業(yè)知識以充實自己，來適應(yīng)日新月異的現(xiàn)代社會。在這次課程設(shè)計中，我,學(xué)會了如何利用網(wǎng)絡(luò)資源,學(xué)會了怎么看電路圖,讀電路圖,這些都使我受益匪淺，并為我以后的