抽屜防盜自動報警器設計

1、沈 陽 工 程 學 院課 程 設 計設計題目： 抽屜防盜自動報警器設計 系 別 測控技術與儀器系 班級 測控本111 學生姓名 崔鑫 學號 2011313104 指導教師 祝尚臻 職稱 講師 起止日期： 2014年 3 月 3日起至 2014 年 3 月13 日止沈陽工程學院課程設計任務書課程設計題目：抽屜防盜自動報警器設計 系 別 測控技術與儀器系 班級 測控本111/2 學生姓名 崔鑫 學 號 2011313104 指導教師 祝尚臻 職稱 講師 課程設計進行地點： F3 0 任 務 下 達 時 間： 2014 年 3 月 3 日起止日期：2014年 3 月3日起至 2014 年 3 月14

2、日止教研室主任 年 月 日批準抽屜防盜自動報警器設計1 設計主要內(nèi)容及要求1.1設計目的：1、了解有關傳感器的基礎知識；2、加深對電子電路方面知識的理解；3、能夠熟悉傳感器的檢測以及應用電路。4、加深對于光電元件的了解，學會應用光電元件進行實際檢測和應用。1.2基本要求：1、利用光電元件設計抽屜防盜自動報警器；2、通過設定，在別人打開抽屜時報警器便會報警；3、選擇合適的光電元件并說明選用理由；4、畫出你所設計的抽屜防盜自動報警器電路原理圖并予以說明；5、說明你所選擇的元件明細表；簡要說明你所設計的傳感器的測量特點。6、要有相應的控制算法（軟件流程圖）。1.3發(fā)揮部分：自由發(fā)揮2 設計過程及論文

3、的基本要求：2.1 設計過程的基本要求1、基本部分必須完成，發(fā)揮部分可任選；2、符合設計要求的報告一份，其中包括總體設計框圖、電路原理圖各一份；3、設計過程的資料、草稿要求保留并隨設計報告一起上交；報告的電子檔需全班統(tǒng)一存盤上交。2.2 課程設計論文的基本要求1、參照畢業(yè)設計論文規(guī)范打印，包括附錄中的圖紙。項目齊全、不許涂改，不少于3000字。圖紙為A4，所有插圖不允許復印。2、裝訂順序：封面、任務書、成績評審意見表、中文摘要、關鍵詞、目錄、正文（設計題目、設計任務、設計思路、設計框圖、各部分電路及相應的詳細的功能分析和重要的參數(shù)計算、工作過程分析、元器件清單、主要器件介紹）、小結、參考文獻、

4、附錄（總體設計框圖與電路原理圖）。3 時間進度安排順序階段日期計 劃 完 成 內(nèi) 容備注12014.3.3講解主要設計內(nèi)容，查閱相關資料。打分22014.3.4檢查資料查閱情況，聽取學生方案。打分32014.3.5檢查學生初步方案的合理性，針對存在的問題予以解決打分42014.3.6指導學生進行設計框圖的設計打分52014.3.7檢查并指導學生進行傳感器和主要元器件的選取打分12014.3.10檢查并指導學生進行原理圖的設計打分22014.3.11檢查框圖及初步原理圖完成情況，講解及糾正錯誤打分32014.3.12檢查邏輯圖并指出錯誤及糾正；講解原理圖繪制及報告書寫打分42014.3.13繼續(xù)

5、修正邏輯圖，指導原理圖繪制方法，布置答辯打分52014.3.14答辯、修改上交報告打分 沈 陽 工 程 學 院抽屜防盜自動報警器 課程設計成績評定表系（部）： 測控技術與儀器系 班級： 測控本111班 學生姓名： 崔鑫 指 導 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權重評 分加權分調研論證能獨立查閱文獻,收集資料；能制定課程設計方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認真，遵守紀律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設計工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設計任務，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說明書的質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準

6、確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指導教師評審成績（加權分合計乘以12） 分加權分合計指 導 教 師 簽 名： 年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權重評 分加權分查閱文獻查閱文獻有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權分合計乘以8）分加權分合計評 閱 教 師 簽 名： 年 月 日課 程 設 計 總 評 成 績分中 文 摘 要 伴隨著國家

7、日益強大的發(fā)展，各方面技術也隨之不斷提升，人們對生活要求越來越高，同時防盜技術也隨著出現(xiàn)并且需求不斷壯大。本設計中的防盜系統(tǒng)與傳統(tǒng)中的防盜裝置相比較而言，具有警戒度高、監(jiān)測精準、迅速等優(yōu)點。其報警裝置選用蜂鳴器，該設計配用與門電路，使其更加精確，只要不了解該系統(tǒng)的人拉動抽屜蜂鳴器立即會發(fā)出刺耳尖銳的聲音，易于主人發(fā)現(xiàn)并及時處理。同時該系統(tǒng)中配用直射型光電傳感器，該傳感器靈敏簡潔，成本低，易于集成，若要求監(jiān)測范圍更大可調節(jié)LED與二極管之間距離，選用延遲電路可使主人用時對系統(tǒng)進行設置，即使拉出抽屜也不會發(fā)生報警。該裝置系統(tǒng)是家具必備良品。 關鍵詞 防盜 監(jiān)測 LED 蜂鳴器 光電傳感器V抽屜防盜

8、自動報警器設計目 錄中 文 摘 要V目 錄1一 設計任務描述21.1 設計題目：抽屜防盜自動報警器系統(tǒng)設計21.2設計要求：2二 設計思路32.1：選題的背景及意義32.2：抽屜防盜自動報警的發(fā)展狀況以及存在的問題3三 設計方框圖5四 設計原理64.1檢測電路64.2延遲電路84.3與門電路94.4報警電路10五 工作過程分析12六 元器件清單13七 主要元器件介紹147.1光電傳感器147.2二極管1N4001GP147.3三極管介紹15小結18致謝19參考文獻20附錄A1 抽屜防盜自動報警系統(tǒng)實際接線圖21一 設計任務描述1.1 設計題目：抽屜防盜自動報警器系統(tǒng)設計1.1.1 設計目的：1

9、、了解有關傳感器的基礎知識；2、加深對電子電路方面知識的理解；3、能夠熟悉傳感器的檢測以及應用電路。4、加深對于光電元件的了解，學會應用光電元件進行實際檢測和應用。1.2設計要求：1.2.1 基本要求1、利用光電元件設計抽屜防盜自動報警器；2、通過設定，在別人打開抽屜時報警器便會報警；3、選擇合適的光電元件并說明選用理由；4、畫出你所設計的抽屜防盜自動報警器電路原理圖并予以說明；5、說明你所選擇的元件明細表；簡要說明你所設計的傳感器的測量特點。6、要有相應的控制算法（軟件流程圖）。12.2發(fā)揮部分：自由發(fā)揮二 設計思路我所設計的抽屜防盜自動報警系統(tǒng)思路如下：2.1：選題的背景及意義隨著科學技術

10、的快速發(fā)展，人類社會已取得了巨大進步！在居家生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、氣象、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對科研機密進行保護。這時，防盜系統(tǒng)就發(fā)揮了其強大的作用。這些資料隨身攜帶有時及其不方便又容易被發(fā)現(xiàn)，派遣專人守護又費時費力，隨著生產(chǎn)的發(fā)展急需一個含有微型計算機或微處理器的監(jiān)測儀器，由于它擁有對監(jiān)測數(shù)據(jù)處理，運算邏輯判斷及自動化的功能，有著智能作用等優(yōu)點，一個低成本和具有較高精度的抽屜防盜自動報警器將在許多領域代替人工操作，自動不間斷監(jiān)測所守護的抽屜。目前市場上普遍存在的抽屜防盜自動報警器都是單路監(jiān)測，而且不能對監(jiān)測結果進行分析比較，精度達不到要求，不利于控制者及時做出決定。為此，本設計開

11、發(fā)了一種實時性高、精度高，通過蜂鳴器報警的監(jiān)測產(chǎn)品。本文設計的是基于傳感器的防盜自動監(jiān)測與報警系統(tǒng)，運用直射型光電傳感器進行防盜的監(jiān)測，該儀器具有測量精度較高、硬件電路簡單、價格便宜、并能很好的進行顯示，可測量一定范圍內(nèi)實時情況的特點。省去了人工監(jiān)測的繁瑣、耗時的過程，隨時通過監(jiān)測器的蜂鳴器進行報警，既方便，又快捷。2.2：抽屜防盜自動報警的發(fā)展狀況以及存在的問題抽屜防盜的方法主要分為接觸式監(jiān)測法和非接觸式監(jiān)測法兩大類。接觸式防盜法的特點是防盜元件直接與盜竊者直接接觸，兩者之間進行充分的碰觸，最后達到報警功效，這時感官元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了接觸對象的出現(xiàn)。非接觸式監(jiān)測法是一種比較新式

12、的測量方法，它的特點是感官元件不與盜竊者相接觸，而是通過輻射進行監(jiān)測，故可以較遠距離對監(jiān)測對象進行監(jiān)測，具有較高；的監(jiān)測上限。抽屜防盜始終是世界防盜領域中著名的難題之一。一個看似簡單的監(jiān)測，深究起來，涉及相當復雜的物理及化學理論分析和計算。2.3：本文的主要內(nèi)容和結構安排本文將介紹直射型光電傳感器為核心的抽屜防盜自動報警系統(tǒng)來對抽屜進行實時監(jiān)測。抽屜防盜自動報警器包含的主要部分為上、下檢測電路，延遲電路，監(jiān)測結果處理判斷的與門電路，報警電路。要求各監(jiān)測單元能獨立完成各自功能，同時能根據(jù)控制電路的指令對監(jiān)測進行不間斷工作，并將監(jiān)測得來的信息通過顯與門處理迅速報警，如過有異物出現(xiàn)在監(jiān)測范圍，蜂鳴器

13、將給出報警示意用戶，以便使用者根據(jù)情況及時做出決定，能方便控制者做出應對措施。本文結構安排如下：第1章 介紹了對人們生活、生產(chǎn)、工作的影響，傳統(tǒng)的抽屜防盜監(jiān)測方法的諸多缺點，本文設計抽屜防盜自動報警系統(tǒng)的目的，及其的發(fā)展狀況以及存在的問題。第2章 主要硬件的對比選擇，介紹了直射型光電傳感器、輸出處理設備的硬件之間優(yōu)缺點的對比，通過性能，價格等方面選擇本次設計所需硬件。第3章 抽屜防盜自動報警器硬件設計，介紹了各部分電路的原理及設計電路等。第4章 介紹了與門電路部分的具體工作情況及其處理方法影響。第5章 各部分元器件的選擇，包括器選擇原因，應用中的優(yōu)缺點。以上就是我所設計的抽屜防盜自動報警系統(tǒng)的

14、設計思路。三 設計方框圖報警電路與門電路檢測電路延遲電路延遲電路檢測電路四 設計原理4.1檢測電路該部分有上、下倆部分檢測電路，倆部分結構組成相同，主要由直射型光電傳感器構成，為了使傳輸?shù)墓饩€最佳，該傳感器還設置了透鏡結構，加設透鏡的目的是為了使光源變成平行的光線而后聚焦，以使光線傳輸?shù)木嚯x遠且精確。本次實驗中所用到的光電傳感器結構如下圖所示： 圖4-1 具有透鏡結構的光電傳感器結構示意圖在上圖中，光源（可以是白熾燈、LED發(fā)光二極管發(fā)出的光、激光等）發(fā)出的光經(jīng)透鏡1變成平行光以后，再由透鏡2聚焦后照射到光電二極管上。由此可見，當在透鏡1與透鏡2之間放入被測對象后，就可以根據(jù)光電二極管接收到的

15、光通量的大小或有無來反映被測對象的情況，由此實現(xiàn)了光電傳感器的目的，許多類型的傳感器正是利用這一特點制成的。 上述中的光電傳感器只是檢測電路中的一部分，完整的檢測電路圖如下： 圖4-2 上檢測電路示意圖 上述檢測電路圖為上檢測電路圖，主要由光電傳感器組成，其中D1相當于光電傳感器中的光源直射的光源問哦紅外光，是人眼看不見的光，隱蔽性較好，當有盜賊來侵，盜賊的手及拉出的抽屜會擋住光路，光電二極管VD呈高阻抗，三極管VT1截止，輸出為高電平。 下檢測電路圖與上檢測電路圖相同，其結構圖如下： 圖4-3下檢測電路示意圖該部分原理與上檢測電路圖相同，當沒有障礙物遮擋時，光電二極管VD呈低阻態(tài)，三極管D2

16、導通，輸出為低電平。4.2延遲電路該部分仍有上、下倆部分延遲電路，對應上、下倆部分檢測電路，其主要由放大器構成，產(chǎn)生延遲的作用。上延遲電路結構圖如下： 圖4-4上延遲電路示意圖該部分是對檢測電路輸出的監(jiān)測結果進行分析處理，當盜竊者手臂經(jīng)過傳感器時，由于擋住光路的時間很短，故電路輸出的將是一個窄脈沖，該脈沖受延遲電路的作用對后級電路不會產(chǎn)生影響。當無盜賊出現(xiàn)時，倆光電接收器輸出均為低電平，經(jīng)延遲加到與門的倆個輸入端后，也使與門輸出為低電平，故報警電路不會工作。下延遲電路圖與上延遲電路圖相同，其結構圖如下： 圖4-5下延遲電路示意圖該部分工作原理與上延遲電路原理相同，在電路中，盜賊將抽屜拉出后，擋

17、住光路時間變長，此時延遲電路可不發(fā)揮作用，但報警器仍然會發(fā)出警報，正常工作。4.3與門電路該部分電路建構簡單明了，易于讀懂，其作用是對倆部分延遲電路輸出結果進行處理，得到最終結果，然后傳送到蜂鳴器。其結構圖如下： 圖4-6 與門電路結構示意圖當人手臂經(jīng)過上下倆個傳感器時，將有倆個脈沖信號輸出，這倆個脈沖信號有一定的時間差，經(jīng)延遲處理以后，就會使與門倆個輸入端均為高電平，根據(jù)與門電路的邏輯關系，其輸出也為高電平，該信號就會出發(fā)警報電路工作，向外發(fā)出警報信號，從而實現(xiàn)了防盜的目的。設置倆路光電傳感器的目的是為了提高防盜電路的可靠性，該電路工作波形如下圖所示，圖4-7兩路光電傳感器防盜電路工作波形示

18、意圖4.4報警電路該部分電路簡單易于集成，其作用為在接收到與門輸出信號后蜂鳴器是否應該發(fā)出警報。其結構圖如下:圖4-8 報警電路結構示意圖 該部分是否發(fā)出應該發(fā)出警報，進行工作，數(shù)據(jù)表如下：上延遲電路輸出下延遲電路輸出與門電路輸出報警電路工作情況 000不報警010不報警100不報警111報警 表4-1 報警器工作情況表 五 工作過程分析首先，開始工作是一個通道中設置了倆個光電傳感器，由光電傳感器中LED發(fā)出的紅外光傳送到光電二極管上，二極管位于檢測電路中，倆路直射式光電檢測電路的連接及其結構相同，輸出的信號經(jīng)適當延遲分別加到與門的倆個輸入端，有與門輸出的信號去控制報警器電路的工作。其次，檢測

19、電路中信號輸出到延遲電路中時，倆輸入信號有一定的時間差，經(jīng)延遲處理以后，就會使與門倆個輸入端均接收到來自延遲電路的信號。根據(jù)與門電路的邏輯關系，其輸出為高電平或低電平。最后，與門輸出信號會觸發(fā)報警電路工作，向外發(fā)出報警信號，從而實現(xiàn)了防盜的目的。其中，設置倆路光電傳感器的目的，是為了提高防盜電路的可靠性。六 元器件清單在本設計中所用到的元器件如下表所示：名稱數(shù)量型號規(guī)格LED燈2二極管21N4001GP三極管2BC237BP電容60.01uF電阻21430 2740 215010K 100K 200K放大器6LM139與門1AND蜂鳴器1SPEAKER光電傳感器1GND9表2 元器件清單表七

20、主要元器件介紹7.1光電傳感器本次設計中所運用到的光電傳感器結構如下圖所示： 圖7.1 具有透鏡結構的光電傳感器結構示意圖在上圖中，光源（可以是白熾燈、LED發(fā)光二極管發(fā)出的光、激光等）發(fā)出的光經(jīng)透鏡1變成平行光以后，再由透鏡2聚焦后照射到光電二極管上。由此可見，當在透鏡1與透鏡2之間放入被測對象后，就可以根據(jù)光電二極管接收到的光通量的大小或有無來反映被測對象的情況，由此實現(xiàn)了光電傳感器的目的，許多類型的傳感器正是利用這一特點制成的。7.2二極管1N4001GP1N4001GP詳細數(shù)據(jù)清單描述： Vrrm=50： Irrm=5.0： Vfmif=1.101000： trr=2.0 Packag

21、e=DO-204AL熱敏電阻連接： 45.00熱敏電阻狀況： 0.00功耗： 0.00降值拐點： 75.00最低工作溫度： -65.00最高工作溫度： 175.00靜電放電： 0.007.3三極管介紹三極管BC237BP詳細報告群組(ANSI) 群組(DIN) 系列(ANSI) 系列(DIN) 圖7.2 三極管元件 數(shù)據(jù)庫名稱: 主數(shù)據(jù)庫系列組: Transistors系列: BJT_NPN名稱: BC237BP作者: TL日期: March 06, 1998描述: Vceo=45 Vcbo=5: Ic(max)=0.1: hFE(min)=90: hFE(max)=800: Ft=100:

22、Pd=1: Package=TO-92熱敏電阻連接：: 357.00熱敏電阻狀況：: 125.00功耗: 1.00降值拐點：: 25.00最低工作溫度: -55.00最高工作溫度: 150.00靜電放電：: 0.00符號(ANSI) 符號(DIN) 圖7.3三極管符號封裝: 圖7.4三極管封裝圖封裝類型: TO-92封裝制造商: Generic引腳數(shù): 3 引腳信息: 邏輯 物理的 單元 類型 ERC 狀態(tài) 引腳交換組 門交換組C 3 GRP:A A:I/O 包括 B 2 GRP:A A:I/O 包括 E 1 GRP:A A:I/O 包括 BC213AP三極管詳細報告 群組(ANSI) 群組(

23、DIN) 系列(ANSI) 系列(DIN) 數(shù)據(jù)庫名稱: 主數(shù)據(jù)庫系列組: Transistors系列: BJT_PNP名稱: BC213AP作者: TL日期: August 09, 1998符號(ANSI) 符號(DIN) 圖7.5三極管符號封裝: 圖7.6三極管封裝圖封裝類型: TO-92封裝制造商: Generic引腳數(shù): 3引腳信息: 邏輯 物理的 單元 類型 ERC 狀態(tài) 引腳交換組 門交換組E 1 GRP:A A:I/O 包括 B 2 GRP:A A:I/O 包括 C 3 GRP:A A:I/O 包括 小結為期兩周的傳感器課程設計已經(jīng)結束，基于傳感器抽屜防盜報警系統(tǒng)的設計，已經(jīng)基本

24、完成。通過這次課程設計，我掌握了一些理論設計的基本步驟：首先就是明確了設計任務，了解防盜自動報警系統(tǒng)的發(fā)展狀況，以及了解一些基本工作，方案的可利用程度等。其次，要對整個設計系統(tǒng)做深入的方案可行性論證，并且結合實際條件，確立自己的設計方案，然后就是對自己確立的設計進行實現(xiàn)。接下來就是進行傳感器的選擇，最后就是畫電路圖，整個程序基本就是這樣的。開始拿到這個課題時真的感到很迷茫，因為老師給的范圍太廣，就是感覺頭一次碰到這樣的課設，根本都不知道從哪開始，找不到頭緒，加上我的能力實在有限，所以開始我對這個課題很是抵觸，后來經(jīng)過老師的細心講解，我才慢慢理清了頭緒。所以我就開始進行準備，雖然是兩周的時間，但是我