防盗用阴影报警设计.doc

1、江苏广播电视大学通州学院 防盗用阴影报警设计目 录 摘要3一、 设计目的和意义二、 设计任务及要求 1、电源电路的设计2、触发电路的设计3、驱动电路的设计4、其他电路的设计三、 总电路设计方框图 1、电源电路的设计（1）直流稳压电源的结构框图 （2）直流电源设计参数2触发电路的设计（1） 555时基电路的主要参数及各管脚功能（2） 555时基电路的负载连接方法（3） 555时基电路的单稳态工作模式与特点四、整机工作原理及电路图1、整机电路图2、整机工作原理五、组装调试1、使用主要仪器2、测试的数据及波形3、组装与调试的方法4、故障诊断及排除六、元件清单七、设计小结八、主要参考文献摘要随着电子技

2、术的不断发展，应用电子正在不断地走向新时代，电子技术、电子设计、电子产品等日新月益的更新，给人们的生活带来了很大的方便。本设计主要是防盗阴影报警电路，这种光敏电路可以在有阴影落在它上面时发出告警信号。主要用于在深夜保护展柜里的贵重商品。展柜里需安装一只微光灯以便检测移动的阴影。本电路能根据不同需要发出蜂鸣告警和汽笛告警声。关键词：防盗 阴影 展柜 商品一、设计目的和意义1 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电子电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计的能力；2通过实际的系统应用与操作,加深对所学知识的理解；3通过组装和调试培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。二、设计任务及要

3、求本设计采用555脉冲触发单稳电路，能根据不同需要产生蜂鸣告警和启迪告警声。电路分为电源电路、驱动电路、触发电路等设计。主要设计如下：1、电源电路的设计（1） 输出电压 V0 =9V（2） 输出电流 I0 = 00.5A（3） 输入电压 VIN = 712V（4） 使用温度范围 -20+70C2、驱动电路的要求(1) 驱动电流大于 20mA(2) 驱动电压 5V(3) 驱动形式 : 光电耦合器或继电器3、触发电路的设计本电路采用NE555时基电路作为单稳触发电路，触发灵敏度高而且可靠性好。 （1）灵敏度要高，但不能产生误触发；（2）触发报警需持续1分钟左右。4、其他电路要求(1) 上各电路均由

4、同一电源供电且电压均为9V；(2) 设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图；(3) 进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。四、 总电路设计方框图1、 电源电路的设计（1） 直流稳压电源的结构框图： 市电电压通过保险丝并经过变压器降压、IN4007二极管整流、电容滤波、LM7805稳压输出、利用红色发光二极管指示电源电路工作状态，电源电路的原理如图 2 所示。图2 电源电路220V市电经过变压器T降压后，输出交流9V左右的电压，经二极管（VD1VD4）桥式整流，电容C1滤掉高频杂波后送入LM7805第1脚，第2脚接地，第3脚输出稳定的电压，电压为9V。C2进一步

5、滤除高频干扰，供给电路工作，红色发出二极管是电源指示灯，R1是发光二极管的限流电阻，发光二极管的正常工作电流为10mA。变压器原理很简单顾名思义变压器的主要作用就是变压，也就是改变电压。变压器的原理是电磁感应技术,变压器有两个分别独立的共用一个铁芯的线圈。分别叫作变压器的次级线圈和初级线圈。电流的方向和大小随时间变化的,变压器初级通上交流电时,变压器的铁芯中产生了交变的磁场,（其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。）在次级就感应出频率相同的交流电压.变压器的初次级线圈的匝数比等于电压比。变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压,因为直流电流是不会变化的,电流通过变压器不会产生交变的

6、磁场，所以次级线圈只能在直接接通的一瞬间产生一个瞬间电流和电压。LM7805是三端稳压器如图3所示：脚为非稳压电压Ui输入端;脚为接地端；脚为稳压电压Uo输出端。LM7805有5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V七种不同的固定输出电压，广泛应用于各种电子设备中。最大输出电流为1.5mA。 LM7805稳压器有内部过流、热过载和输出晶 图3 LM7805管脚体管安全区保护功能，电路使用 图 3安全可靠。虽然稳压器按固定稳压设计，但外部接少量零件，即可做成可调稳压器或可调稳流器使用(2)直流电源设计参数电路的输出电压UI应满足下式：UUomax+（UI-UO）min+UI 式中，Uom

7、ax为稳压电源输出最大值；（UI-UO）min为集成稳压器输入输出最小电压差；UI为电网波动引起的输入电压的变化（一般取UO、（UI-UO）min之和的20%）。对于集成三端稳压器，当（UI-UO）min=210V时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：UI(6+2+1.6)V=9.6V，取UI =10V.根据UI可确定变压器次级电压 U2:U2 = UI/(1.21.5) 10/(1.21.4)=7.1V8.3V故本电源电路变压器采用220V/7.5V在桥式整流电路中，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：I2=(1.21.5)II(1.21.5)IO=1.21=1.2(A).取变压器

8、的效率0.8,则变压器的容量为 P=U2I2/=7.51.2/0.8=9(W)故选择容量为10W的变压器。流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 ID =(12)IL =(1/2)1=0.5(A) 每只整流二极管在截止时承受的反向峰值电压为 URM = 2 U2 =1.4147.5=10.6V选用三极管IN4001，其参数为：ID=1A，URM =100V。可见能满足要求。一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RLC是其充电周期的确25倍。对于桥式整流电路，滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半，即RLC（25）T/2=25/2f,由于2f,故RLC(25),取RLC3则C=3/RL其中RL

9、=UI/II，所以滤波电容容量为C3II/2fUI(31)/ 250101.681103(F)取C=2200F 电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。UC max=1.1U2 max=1.1611.7(V)综合考虑波电容可选择C=2200F，16V的电解电容。另外为了滤除高频干扰、改善电源的动态特性和改善负载的瞬态呼应，一般在三端集成稳压器输入和输出端各并联一个0.010.1F的高频瓷片电容。在电源的输出端接一6V继电器,一旦断电能自动切换到备用电源。2、触发电路的设计 （1）、555时基电路的介绍555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。它设计

10、新颖，构思奇巧，用途广泛，备受电子专业设计人员和电子爱好者的青睐，人们将其戏称为伟大的小IC。 （2）、555时基电路的管脚排列及其功能和各个管脚的功能如图所示：管脚序号管脚名称管脚功能1VSS接地端2低触发控制输入端3VO输出端4双稳态触发器复位端5VC控制电压端6TH高触发端7DIS放电开关8VCC工作电源电压输入端555时基电路的管脚功能表： 555时基电路的逻辑功能表：输入输出阈值输入（UI1）触发输入(UI2)输出MR(非)输出UO放电管(VT)00导通VCC/311截止2VCC/3VCC/310导通2VCC/3VCC/31保持前一个状态保持前一个状态555时基电路的各种参数：参数符

11、号测试条件最小值典型值最大值单位电源电压VCC4.518V工作电流ICCVCC=15V1012mA阈值电压VTH2/3 VCCV触发电压VTRVCC=15V4.855.2V触发电流ITR0.5uA控制电压电平VCVCC=15V9.61010.4V输出低电平电压VOLVCC=15V0.40.5V输出高电平电压VOHVCC=15V1313.3V工作电压TOPA双列封装070555时基电路输出电压有高电平和低电平两种状态，其内部等效于一只开关自动动作。l 当输出为高电平时开关向上，输出Vo端通过内阻R01与电源正极相接。l 当输出为低电平时开关向下，输出Vo端通过内阻R02与公共端相连。（3）、55

12、5时基电路的各管脚功能(图3)一脚：电源负端GND二脚：低触发器，简称触发端TR非三脚：输出端OUT，可以将继电器线圈等负载与它相连，另一端与电源正极或负极相连，其最大输出电流不小于2000MA四脚：强制复位端MR非，若不需强制复位，则可与电源正极相连或悬空五脚：用来调节比较器的基准电压，简称控制端Vc，若不需要调节基准电压，则可悬空或通过0.01F，电容器接地。六脚：高触发器，或称阈值端TA七脚：放电端DIS八脚：接电源正极VDD，555时基电路允许电源电压为4.5V18V图3 图4 （4）、单稳态触发延时电路555时基电路与R13、C6等组成一个单稳态触发延时电路，如图4所示。图7中：天黑

13、后，光电开关闭合，555的脚4呈高电位而处于等待触发状态。在其脚2接收到一个低跳变（1/3VDD）脉冲触发时，555被触发翻转，脚3输出呈高电平，将双向可控硅触发导通，电灯点亮。电灯亮的时间，即单稳态电路的触发后的暂稳时间为td=1.1R13C6单稳态工作模式是指电路只有一个稳定状态，也称单稳态触发器。在稳定状态时，555时基电路处于复位态，即输出端OUT（第3脚）输出低电平，当电路受到低电平触发时，555电路翻转置位进入暂稳态，在暂稳态时间内，3脚输出高电平，经过一段延迟（或称定时）后，电路可自动返回稳定态，暂稳态时间通常简称为暂态时间。单稳态工作模式电路如图8所示，图中，定时电阻R10和定

14、时电容C3决定电路的暂态时间，平时电路年于稳定态，555时基电路复位，输出端（3脚）输出低电平，此时，7脚也为低电平，所以定时电容C3无法通过定时电阻R10充电。如果在输入端V1输出一个负脉冲触发信号，使555触发端TR（第2脚）获得一个小于1/3Vdd的低电平触发信号。由图8所示工作原理及表1所示真值表的逻辑关系，可知555时基电路置位，输出端OUT（第3脚）跳变为高电平，电路翻转进入暂态，同时555内部放电管VT截止放电端DIS（第7脚）被悬空，从而解除对定时电容C3的封锁，正电源Vdd便通过定时电阻R10向电容C3充电，使C3两端的电压即阈值端TH（第6脚）电平不断升高，当升至2/3 V

15、DD时，由表1的真值表可知，555时基电路复位，3脚与7脚恢复低电平，暂态结束，电路翻回稳态。此时C3储存的电荷经7脚通过555内部的放电管对GND放电，从而为电路下一次触发翻转做好准备。若电路暂态时t，则3脚输出高电平的脉冲宽由C3电压从零充电至2/3Vdd所需的时间，即满足下式： V = 2/3VDD = VDD（1- e-tR10C3） 由此可解得暂态时间t为 t = -R10C3ln(1/3) 1.1R10C3可见单稳态电路的暂态时间即电路的延迟（定时）时间，即555时基集成块第3脚输出高电平的时间，只与电路的定时电阻R10、定时电容C3的数值有关，而与电源电压Vdd的绝对值无关，所以

16、用此电路构成的定时器的定时精度不会因电源电压波动而受到任何影响。表1引脚低触发端（2脚）高触发端（6脚）强制复位端（4脚）输出端(3脚)放电端（7脚）电平高低不大于13VD D任意高高（置位）悬空（置位）电平高低大于13VDD不小于23VD高低（复位）低（复位）电平高低大于13VDD小于23VD高维持原电平不变与3脚相同电平高低任意任意低（不大于0.4V）低低四、整机工作原理及电路图1、整机电路图工作原理：这种光敏电路可以在有阴影落在它上面时发出告警信号。主要用于在深夜保护展柜里的贵重商品。展柜里需安装一只微光灯以便检测移动的阴影。 电路用9V电池供电，并使用最灵敏的光传感器L14F1来检测阴

17、影。运放uA741(IC1)用作电压比较器。比较器的反相输入端2脚由100k电阻R1和光传感器T1组成的分压电路供给偏置电压，同相输入端3脚则从分压电路R2和VR1获得控制电压。在有环境光线照射时，T1导通，IC1的2脚电压低于3脚电压，这时IC1的输出为高电位，使LED1发光，表示一切正常。如果有阴影遮住光传感器，IC1的输出立即变低，此低电位脉 冲 触 发 单 稳 电 路IC2（NE555），后者经R6和C3延迟电路延迟51秒后输出高电位，使LED2发光，并启动蜂鸣器PZ1发声。滑动开关S2用来选择蜂鸣器告警还是汽笛告警。S2滑向左方时，蜂鸣器发出嘟嘟告警声，S2滑向右方时，芯片UM356

18、1被激活，可发出类似于警车的响亮警笛声。R8和稳压二极管ZD1分压电路为UM3561提供3.1V直流电压。电路安装好后被放入小盒里，小盒前面板上钻个5mm的小孔，便于光线照入光传感器。调整电位器VR1，直至LED2停止发光，蜂鸣器不发嘟嘟声，同时保持LED1在有阴影覆盖时仍能发光。测试时在阴影告警器前方移动一张纸片，若LED2发光并且蜂鸣器发出嘟嘟声，则表示光传感器已检测到阴影。五、组装调试1、使用主要仪器电烙铁，万用表,频率测量仪，函数发生器，毫伏表等自耦调压器、双踪示波器、万用表（模拟或数字）、交流毫伏表各一台，自制电路板的各种工具一套及元器件若干。2、测试的数据及波形报警器波形为方波，图

19、形如下：3.组装与调试的方法（1）先将所有器件在面包板进行连接，待电路在面包板能正常工作时，再在电路板进行焊接，以防出现差错。（2）按上述电路图焊接好直流电源.（3）焊接电路，用示波器分别测试输出频率，并调节电位器使其达到要求值。（4）单独检测音频功率放大器。输入音频信号，测试各器件是否正常工作，并调节。（5）根据输出波形调节电位器。4.故障诊断及排除（1）喇叭声音过小：通过调节功放电路的电位器，增大信号输入电压从而解决音量过小的问题。（2）电路时而能正常工作，时而不能正常工作：检测各焊点（3）门铃电路焊好后不发声，通过不断调节510K的电位器以改变振荡频率，当调节到适当的频率时能发声。六、元

20、件清单名称型号数量名称型号数量电阻100k1电容47uF25V210k20.01uF14.7k1二极管LED21M1稳压二极管ZD113001蜂鸣器PZ11471集成块uA7411220k1NE55511k1UM356116801喇叭8 0.5w1可调电阻47k1开关S11三极管L14F11滑动开关S21BC5481七、设计小结经过一个多月的努力我的毕业设计终于完成了。但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，深有体会。在这之前根本对毕业设计一点概念都没有，似乎觉得它只是毕业生必作的功课而已。但是通过这次做毕业设计发现自己的看法太片面了。毕业设计不仅是对这四年来所学知识的一种检验，而且也是对自己能

21、力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，自己要学习的东西还很多。 毕业设计大体可分为论文和实物两类。在着手准备论文时，我们根本一头雾水不知如何下手，在老师和同学的帮助下，对设计过程有了一个思路。首先是选题，选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系很大。其次就是查找资料，去书店、上网充分利用资源是必不可少的，不管通过哪种方式查的资料都是有价值的，要一一记录下来以备后用。然后就是整理，综合已有的资料来更透彻的分析题目。有了方向，还要动手来实现，线路板是完成了，可它却不能实现，所以还要不断的修改调试，直到满意为止。在制作实物的时候

22、我们还体会到同学之间团结互助是一项多么重要的品质，而这次毕业设计也正好锻炼我们团结协作这一点，这也是非常宝贵的。 最后终于做完了时有种如释重负的感觉。在此要感谢王秋香老师对我们的悉心指导和帮助。在设计中遇到了很多专业知识问题，我们有时对它们无能为力，这时我们很庆幸有这么一个知识渊博的指导老师在旁边辅导我们。在整个毕业设计过程中，老师不但给我们加以指点还不厌其烦的给我们解答疑难问题，所以我们毕业设计的成果也是和老师的教诲分不开的。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，为此我们表示感谢！也许毕业设计有所欠缺，但是在设计过程中所学到的知识以及从中得到的收获那将会使我终身受益。八、主要参考文献： 康华刚 编著 电子技术基础 华中理工大学出版社傅丰林 编著 电子线路基础 西安电子科技大学出版社孙余凯等 编著 555时基电路识图 电子工业出版社陈其纯 编著 电子线路 高等教育出版社第 16 页 共 16 页