觸摸振動報警器課程設計課件

1、序號（學號）： 1210000107吉林建筑大學城建學院 課 程 設 計 報 告觸摸振動報警器姓 名系專 業(yè)班 級指導教師2014年9月1日吉林建筑大學城建學院電氣信息工程系課程設計目 錄摘要 ABSTRACT 第1章 緒論11.1 設計目的11.2 設計的主要內容1第2章 系統(tǒng)硬件設計2 2.1 PLC的概述22.2 PLC的特點22.3PLC的結構32.4 控制系統(tǒng)的硬件組成42.5系統(tǒng)控制要求8 2.6 系統(tǒng)硬件連接圖 9第3章 系統(tǒng)軟件設計103.1 設計要點103.2 PLC應用系統(tǒng)的軟件設計步驟 113.3 PLC控制程序 12總結 13致謝 14參考文獻 15附錄 吉林建筑大學城

2、建學院課 程 設 計 任 務 書題目名稱 基于PLC的四路搶答器控制系統(tǒng)設計 院（系） 電氣信息工程系 課程名稱 PLC與電氣控制技術 班 級 自動化一班 學 號 1210000107 學生姓名 王生英 指導教師 孟凡姿 起止日期 2014.9.012014.9.07 課程設計任務書技術參數）及要求題目名稱（包括主要基于PLC的四路搶答器控制系統(tǒng)設計1、要求每個學生獨立完成設計任務。2、要求繪制PLC接線原理圖。3、設計程序。4、在實驗室條件下，通過試驗調試初步驗證其程序的 正確性。5、完成課程設計任務書。6、要求提交成果。設計內容設計一個四路搶答器，搶答器包括一個開始按鈕，一個停止按鈕和四個

3、搶答按鈕（編號從1到4），當按下開始按鈕的時候，搶答器從9開始倒計時，當倒計時減到0時方可開始搶答，當有搶答按鈕被按下時，能夠準確顯示搶答按鈕的編號，直到按下停止按鈕為止；如果在搶答器倒計時期間有搶答按鈕被按下，應當屬于犯規(guī)行為，則閃爍顯示該搶答按鈕號，直到按下停止按鈕為止。主要參考資料1 馬志溪電氣工程設計 M北京: 機械工業(yè)出版社，20022 劉增良，劉國亭電氣工程CAD M北京: 中國水利水電出版社，20023 齊占慶，王振臣電氣控制技術 M北京: 機械工業(yè)出版社，20024 史國生電氣控制與可編程控制器技術 M北京: 化學工業(yè)出版社，20035 張萬忠可編程控制器應用技術 M北京: 化

4、學工業(yè)出版社，20016 王兆義小型可編程控制器實用技術 M北京: 機械工業(yè)出版社，2002進 度 計 劃 表階段日期計劃完成工作量指導教師檢查意見備注設計總結： 考核成績及評語 指導教師簽字 年 月 日教研室意見教研室主任簽字 年 月 日吉林建筑大學城建學院電氣信息工程系課程設計摘 要 目前，我國國內生產總值穩(wěn)定而快速的增長，人們的生活水平有了很大的提高，但與此同時，社會人口的流動性大大增加了，社會結構和社會治安都日趨復雜，入室搶竊、偷盜等諸多社會問題的頻繁發(fā)生，使人們對家庭生命財產的安全越來越重視。傳統(tǒng)的機械式（防盜網、防盜窗）家居防衛(wèi)系統(tǒng)在實際使用中暴露了很多隱患，但先進的技術總為人帶來

5、很多的便利，觸摸式報警器有著傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)所不可及的勢其自動化程度高，是防盜的一道有力武器。此次設計是通過觸摸電極片等設計的一款觸摸振動報警器，顧名思義當有人觸碰到它的時候就會振動報警。關鍵字：防盜；觸摸； 振動報警器 第頁 共頁ABSTRACTAt present, China's gross domestic product is stable and rapid growth, people's living standard has been greatly improved, but at the same time, social mobility of the po

6、pulation has greatly increased, social structure and social order are becoming more and more complex, often many social problems, such as burglary robbery theftoccurred, so that people are more about family life property more attention. The traditional mechanical (anti-theft, anti-theft window) Home

7、 Furnishing defense system has exposed many problems in the actual use, but advanced technology bring people a lot of convenience, touch alarm has a traditional anti-theft system may not and potential of its high degree of automation, is a powerful weapon against theft.此次設計是通過觸摸電極片等設計的一款觸摸振動報警器，顧名思義

8、當有人觸碰到它的時候就會振動報警。This design is through the touch electrode plate design of a vibration touch alarm, as the name implies, when people touch it when the vibration alarm關鍵字：防盜；觸摸； 振Keywords: anti-theft alarm touch; vibration; 第頁 共頁第1章 緒 論 改革開放以來，隨著科技的普及，人們的生活和文化知識水平得到了很大的提升，但是同時一些不穩(wěn)定的社會因素也隨之而來了，這樣就促成了

9、人們對安防意識的加強。而隨著安防技術的不斷發(fā)展，安防報警系統(tǒng)也開始應用于家庭生活、工農業(yè)生產、交通、機動車、通信、防災等領域，安防設備的種類也越來越多，主要是根據環(huán)境的需要不同而安裝合適的安防設備。而安防設備中除了如監(jiān)控攝像類的設備是由人工監(jiān)視并對看到的事情做出相應的處理之外，最多見的還是安防報警系統(tǒng)，可以達到自動報警去提醒人們某個事件的發(fā)生。 1.1 安防報警系統(tǒng)簡介  按照壞境需要來分，安防報警系統(tǒng)主要可以分為電路防盜報警、機動車用報警器、工農業(yè)生產用報警器和日常生活用報警器等。 1.2 電路防盜報警器 電路防盜報警有很多種類，例如斷線式防盜報警器、

10、感應式防盜報警器、紅外線反射式防盜報警器、觸摸式防盜報警器、無線防盜報警器、振動式防盜報警器、聲控式防盜報警器等多種報警器都屬于防盜報警電路。這些報警電路比較簡單，是由電路來實現(xiàn)報警的，而且實用型比較普遍。以斷線式防盜報警器為例，它的成本比較低，制作比較容易，可適用的范圍比較大，它被廣泛應用于家庭、商店、倉庫或者果園、魚塘等防盜監(jiān)控場所中。斷線式防盜報警器電路是由檢測電路、報警控制電路、音頻放大電路組成。其檢測電路主要是時時檢測警戒線的狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)警戒線被打斷，則發(fā)出報警信號，由報警控制電路來控制報警器工作，聲音經過音頻放大電路放大后輸出發(fā)出警報聲音。其他的防盜報警器的工作原理電路組成與斷線式

11、相似，只是其檢測電路部分不相同。像觸摸式、聲控式的應用有樓道感應式燈泡等，只是報警電路換成了燈泡電路了。而感應式、反射式可以應用于監(jiān)測某一點有無生物接近等處，其主要部件為傳感器。無線防盜報警系統(tǒng)則加入了無線信號發(fā)送器及接收器，使得可監(jiān)控的距離更遠而不受限于電路導線。 1.3 機動車用報警器  振動報警器的設計：在現(xiàn)在的社會中，機動車的數量越來越多，而為了機動車的安全，機動車用報警器就應運而生了。例如可以對汽車油壓、氣壓、溫度及速度進行檢測的汽車多功能報警器，它可以在汽車油壓偏低、氣壓偏低或發(fā)動機溫度過高、車速過快時而發(fā)出警報，提醒駕駛員排出故障、以便行車

12、安全。而事實上，現(xiàn)在的機車中多已安裝了油量監(jiān)測報警器了，它會對機車油量進行監(jiān)控，當油量低于某值時會提示駕駛員加油，而如合肥等城市的公交車上已經安裝了機車超速報警裝置，當公交車車速大于某值時，會發(fā)出警報提示駕駛員已超速等。另外，還有一種常見的機動車報警裝置，即當機動車在倒車時，會發(fā)出“倒車，請注意！”的語音警示語，以提示車后的人進行回避。以及汽車防盜報警器，它具有斷線聲控觸發(fā)報警功能，當車門、車窗被打開，電源鎖被開啟，車體被移動時，報警器會被觸發(fā)而發(fā)出響亮的警報聲。而現(xiàn)在很多的摩托車、電瓶車等大多都安裝了防盜報警系統(tǒng)。 1.4 工農業(yè)生產用報警器在工業(yè)應用方面，最常見的應該是

13、有毒物質超限報警器了。如礦井中的瓦斯氣體超限報警器等。它能時時地去測量礦井中瓦斯氣體的濃度，并可以在含量即將超標，可能會發(fā)生危險時便發(fā)出警報，以提醒工人們可以迅速的離開。相似的還有可燃氣體報警器等。在農業(yè)方面，有溫度、濕度超限報警器等。例如在大棚生產中，必須要保持一個適宜的溫度和濕度，此類報警器則是時時地測量大棚中的空氣濕度和溫度，并在過低或者過高時發(fā)出警報，提示人們做出相應得對策。另外一方面，由于現(xiàn)在自然災害比較嚴重，而且發(fā)生的很突然，所以一些報警器也被制造出來，例如火山口溫度超限報警器、地震報警器等等。它們可以檢測火山口的溫度或者地殼中的變化，并采集數據，通過對數據的處圖1-1 工農業(yè)報警

14、器圖1.5日常生活用報警器報警器的應用已經深入到了我們的日常生活中，除了有水開報警器、禁止吸煙報警器等等，比較常見的有視力保護報警器。此報警器已經普遍嵌入在臺燈中，它通過感應一定范圍內是否有物體進入來判斷人們是否離書本距離太近了。當感應到時，則會發(fā)出警報，提示人們注意視力。而另外一個常見的應用之處事在醫(yī)院中，為病人呼叫報警器。有的時候，醫(yī)生和護士是無法時刻呆在病人的身邊的，這樣的話，病人若想有什么要求，需要醫(yī)生或者護士的時候，便可以按下報警器啟動按鈕，總控制室會顯示“報警”的病房號、病床號等并提供給醫(yī)生和護士，這樣，他們就可以迅速的趕往病人處了。 綜上所述，安防報警系統(tǒng)得應用是很廣泛的?，F(xiàn)在除

15、了保安等一些以人力為中心的安防部門之外，還有一種比較流行的智能報警系統(tǒng)。在此處，將會設計一款智能振動報警器。振動報警器可以用于家庭門窗防盜第 3 頁 共 12 頁 第2章 系統(tǒng)硬件設計2.1 NE555觸摸報警器方案設計（1）由NE555組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，NE555（2）角為觸發(fā)端，當電路觸發(fā)時，NE555（3）腳輸出高電平，蜂鳴器發(fā)出“嘀”的報警聲。R1為放電電阻，用于改善觸摸電極的穩(wěn)定性，可調電阻用于調節(jié)報警聲的持續(xù)時間，SW1可以測試報警器，LED1用于待機指示，報警時不亮。2.2元件明細表  （1）主要芯片  NE555 （2)電阻R1（5M1

16、） R2(1K) R4(1K) 滑動變阻器R3(100K) （3) 發(fā)光二級管 三級管 （4）電容C1（100U/16V） C2(0.01uf) （5)觸摸片（ 6）開關（ 7）蜂鳴器  2.3 NE555芯片功能 NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及 運用都是相容的只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數的電阻和電容，便可產生數位電路所需的各種不同頻

17、率之脈波訊號。  （1） 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。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準位及輸入觸發(fā)準位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。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。  （2） NE555引腳位配置說明下：  Pin 1 (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到

18、電路共同接地。  Pin 2 (觸發(fā)點) -這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC Pin 3 (輸出) -當時間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約200 mA 。Pin 4 (重置) -一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略

19、不用。 Pin 5 (控制) -這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下,這輸入能用來改變或調整輸出頻率。 Pin 6 (重置鎖定) - Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時啟動這個動作。 Pin 7 (放電) -這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗當輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。&

20、#160; Pin 8 (V +) -這是555個計時器IC的正電源電壓端。供應電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。 （3）參數功能特性：供應電壓4.5-18V   供應電流3-6 mA   輸出電流225mA (max)  上升/下降時間100 ns圖2-1 555觸摸報警器2.4實驗原理分析（1）當電路構成靜態(tài)時，單穩(wěn)態(tài)輸出低電平（2）當人體接觸觸摸極時人 雜波信號通過C3經D1整流，得到一個負的脈沖信號，此時

21、時基電路芯片555的2腳為電平，3腳輸出高電平。（3）當人體離開離開觸摸極后，C1通過R1充電，芯片6或7腳電平逐漸升高，當達到2/3VCC時，555時基電路復位，3腳輸出低電平。由此，觸摸式報警器靜態(tài)（低輸出）觸發(fā)（高輸出）延時（高輸出）復位（低輸出）工作流程完成。元器件選擇：BT1=35V，U1=555時基電路芯片,R1=5.1M，R2,R4=1K, R3=100K ，LED1=紅色發(fā)光二極管,D1=1N4148，C2=10000pF，C1=100uF，Q1=9014，LS1=揚聲器，K1=兩端撥動開關。集成電路NE555與C1、C2組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，平時沒有人觸及金屬

22、片時，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，即NE555的（3）腳輸出低電平報警電路不工作。一旦有人觸及觸摸片，由于人體感應電勢給NE555的（2）腳輸入一個負脈沖（雜波脈沖），單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)翻轉進入暫穩(wěn)態(tài)。NE555的（3）腳由原來的低電平跳變?yōu)楦唠娖?，該高電平信號經電阻R2使Q1導通，放大大推動蜂鳴器發(fā)出報警聲，由于單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)翻轉的同時，電源開始經R3對C1進行充電，約經1.1R3C1時間后，單穩(wěn)電路自動恢復到穩(wěn)定狀態(tài)，（3）腳輸出變?yōu)榈碗娖?，停止報警，電路恢復到預報警狀態(tài)。第3章Protel99 仿真3.1 Protel99 簡介 Protel99SE 是Pr

23、otel 公司近10 年來致力于Windows 平臺開發(fā)的最新結晶,能實現(xiàn)從電學概念設計到輸出物理生產數據,以及這之間 的所有分析、驗證和設計數據管理。因而今天的Protel 最新產品已不是單純的PCB（印制電路板）設計工具,而是一個系統(tǒng)工具,覆蓋了以PCB 為核心的整個物理設計。最新版本的Protel 軟件可以毫無障地讀Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA 公司設計文件,以便用戶順利過渡到新的EDA平臺。Protel99 SE 共分5 個模塊,分別是原理圖設計、P

24、CB 設計（包含信號完整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、PLD 設計。 以下介紹一些Protel99SE 的部分最新功能： （1）可生成30 多種格式的電氣連接網絡表; （2）強大的全局編輯功能;  （3）在原理圖中選擇一級器件,PCB 中同樣的器件也將被選中; （4）同時運行原理圖和PCB,在打開的原理圖和PCB 圖間允許 雙向交叉查找元器件引腳、網絡（5）既可以進行正向注釋元器件標號（由原理圖到PCB）,也可以進行反向注釋（由PCB 到原理圖）,以保持

25、電氣原理圖和PCB 在 設計上的一致性; （6）滿足國際化設計要求（包括國標標題欄輸出,GB4728 國標 庫）; * 方便易用的數?；旌戏抡妫嫒軸PICE 3f5）; （7）支持用CUPL 語言和原理圖設計PLD,生成標準的JED 下載  文件; * PCB 可設計32 個信號層,16 個電源-地層和16 個機加工層; （8）強大的“規(guī)則驅動”設計環(huán)境,符合在線的和批處理的設   （

26、9）智能覆銅功能,覆鈾可以自動重鋪;  （10）提供大量的工業(yè)化標準電路板做為設計模版; （11）放置漢字功能;  （12）可以輸入和輸出DXF、DWG 格式文件,實現(xiàn)和AutoCAD 等軟 件的數據交換;  （13）智能封裝導航（對于建立復雜的PGA、BGA 封裝很有用）; （14）方便的打印預覽功能,不用修改PCB 文件就可以直接控制打印結果;  （15）獨特的3D 顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果; （16）強大的CAM 處理使您輕松實現(xiàn)輸出光繪

27、文件、材料清單、鉆孔文件、貼片機文件、測試點報告等;  （17）經過充分驗證的傳輸線特性和仿真精確計算的算法,信號 完整性分析直接PCB 啟動;  （18）反射和串擾仿真的波形顯示結果與便利的測量工具相結合;  （19）專家導航幫您解決信號完整性問題。3.2組裝與調試本次實驗由于電路設計比較簡單，原理清楚明了，在分析電路模塊是比較簡單。在經過前面幾個階段的設計后，NE555觸摸報警器各個模塊已經設計完畢，根據總體設計時的方案框圖，將各個子電路組合起來，加入信號，對電路進行總體測試。組裝好電路之后，在接入電源之后，本應該是要實現(xiàn)：沒有觸摸金屬片時

28、，LED亮且蜂鳴器不響，用手觸摸金屬片之后電路可以使得蜂鳴器正常響應，調整正變電阻的阻值的大小就能夠獲得不同的報警時間。報警與恢復預報狀態(tài)所用時間T=1.1R3*C1。但是在接好電路之后，沒有觸摸金屬片之時正好是相反的：LED不亮，蜂鳴器響個不停，仔細檢查電路接線發(fā)現(xiàn)電路沒有任何問題，再用萬用表檢查555芯片的引腳輸出電壓時，也是沒有任何問題的，示波器檢查555的波形輸出也是沒有問題，一氣之下我就沒有再管了。第二天過去實驗室我又接了一次，這次正常工作了，完成了實驗的要求，我想了一下估計是電源的問題。暫態(tài)時間由RICI時間常數決定，約1s左右。即每觸摸一次M，B發(fā)警報1s左右；再次觸碰，再次發(fā)聲

29、。如要延長暫態(tài)（報警）時間，可加大R1或C1；反之應減小R1或C1數值。整個報警電路焊裝在一個絕緣小盒內。觸摸電極M實則是門鎖或需要保護物品的金屬部分，它必須與大地保持良好絕緣。M與報警器間的連接導線不宜過長、且一定要采用單芯金屬屏蔽線，其外編織套接電源負極，以避免電路受外界雜波信號干擾而產生誤報警。在經過前面幾個階段的設計后，NE555觸摸報警器各個模塊已經設計完畢，根據總體設計時的方案框圖，將各個子電路組合起來，加入信號，對電路進行總體測試。經測試，電路可以使得蜂鳴器正常響應并，調整無誤。報警與恢復預報狀態(tài)所用時間T=1.1R3*C1  3.3實物焊接當在Proteus集成環(huán)境調試成功時，接下來，只需利用實物，按上述的實驗原理在電路板上擺放好每個元件的位置，把每個元件焊接接起來。焊接完成后，在實物板的電源正極和負極接入穩(wěn)壓器中，調節(jié)好合適的電壓，觀察發(fā)光二極管是否會亮以及蜂鳴器是否會響即可，調節(jié)實物中的滑動變阻器，控制發(fā)光二級管的亮度以及蜂鳴器的聲音大小。圖3-1 事物焊接圖總 結課程設計，是以學生自己動手動腦，并親手設計、制作、組裝與調試為特色的。它將基本技能訓練，基本工藝知識和創(chuàng)新啟蒙有機結合，培養(yǎng)我們的實踐能力和創(chuàng)新精神。作為信息時代的大學生，僅會書本理論