家庭多路防盗系统设计

家庭多路防盗系统设计

专业年级： 2009级通信工程专业

姓 名： 张论意 李昂 任思龙

学 号：2009072035、2009072022、2009072024

指导教师： 孟凡斌老师

日 期： 2019年12月23日

家庭多路防盗系统设计

一、选题依据

本设计是利用控制电路对防盗系统进行控制，系统要求能对任意个监测点进行监测。是以运算放大器、双稳态触发器或逻辑门等部件为核心，构成防盗报警系统。

二、设计要求及技术指标

1.设计要求：设计出一种用于家庭住宅类防盗报警系统。

2.技术指标：
功能要求：
（1）防盗路数可根据需求任意设定。

（2）在家庭住宅可监视多处门窗安全情况，一旦出现偷盗，用指示灯显示相应地点，并通过扬声器发出报警器。

（3）设置不间断电源，当电网停电时，备用电源自动转换供电。

三、电路及结构及其工作原理

1.电路结构框图

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本多路报警器为5路防盗报警器，每一路有相同电路结构，控制电路也相同，均由可控硅控制。由总体电路图可看出，此5路防盗报警器电路总共有三个基本组成单元。分别是：电源电路、控制电路、音调振荡输出电路。

电阻R与稳压二极管Dz组成。电源电压v1通过R、Dz控制电路由三极管T、
给T提供基极直流偏置，同时在Dz两端并接设防线使T基极对地短路，这时T处处于截止状态，输出端v0无信号输出。一旦防线被破坏，Dz击穿稳压，T迅速导通，v0输出信号使报警电路工作，发出声、光报警信号。

电网电压通过电源变压器降压后，经过二极管整流，电容器滤波，继承稳压器稳压后供给控制电路，同时将备用直流电源通过二极管并入控制电路输入端。电网电压正常供电时，二极管截止，一旦电网停电，二极管导通，备用电源自动供电。

指示灯可采用发光二极管LED显示，控制电路输出信号v0使其发光。显示器可按不同设防地进行编号。采用NE555时基电路与阻容原件组成音调荡器，控制器输出信号v0控制其工作,NE555时基电路与阻容元件组成音调振荡器，控制器输出信号v0控制其工作，NE555（3）脚输出音频信号使扬声器发声报警。

2.电路原理图

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图3.555 时基电路接成单稳态触发器 12V DC
I

R25	7	4	8	D8	R27	C13	R28	Y	T8
					180k
12k
									3AX31
					C12
				3
	6
R26	2	1	5	2CP10	1uF	33nF			Vo
							2.4k
43k
							T7
				C14
	C11
							3DG12
G
	22nF
				22nF

图4.报警声产生电路图3.电路工作原理
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（1）.图1.控制电路相关说明：
控制电路是整个多路防盗报警器电路中核心。起着控制声、光报警信号产生作用。如图3-2，可控硅右侧是声光报警信号输入端，由图可看出，只要可控硅导通，声光报警信号便可发出。控制电路右侧是产生报警光信号电路，其电路也极其简单，只需将一个较大电阻与灯泡串联后接到电源上。图中，D1也有重大作用，产生报警声信号电路只有通过D1然后再通过可控硅，才能正常产生报警声信号。要使二极管D1导通， 要达到此目，需使R4阻值较大及使灯泡有一个较大需要其有正向偏压。

功率，使二极管阴极电位较低。此控制电路中，三极管静态工作点调试也比较重要，电路导通时应使三极管工作在放大区。

(2).

图2.电源电路相关说明
除去备用直流电源电源电路，我刚在实习中使用过，并且完成了安装与测试。家庭电路中220V经过变压器降压后变为交流15V，再使用由四个相同型号整流二极管组成整流电路整流，而后又经电解电容C7与瓷片电容滤波后得到20V直流电压。然后再用型号为78L12国际上普遍使用12V三端集成稳压块稳压，通过稳压即可得到比较理想12V直流电压。三端集成稳压块之后电路上又并联了容量为47nF瓷片电容与容量较大电解电容将低于12V少量电压放大，除此之外，C10与C8还有保护电路作用。即当电网断电瞬间，电容上仍然充满了电荷，电容开始放电，等到电容两端电压小于11.3V时，二极管D7便开始导通，备用直流电源开始工作。三端稳压块采用国际上较常用78L12，可以稳12V直流电压。 （3）.

图3.图4.报警声产生电路图相关说明
首先考虑使用555时基集成电路，不仅是因为其使用广泛，它也有其独特作用。使用555时基集成电路之前还需了解其内部结构与工作过程。

555时基电路工作过程：当2脚，即比较器A2反相输入端加进电位低于⅓VDD触发信号时，则VT9、VTll导通，给双稳态触发器中VTl4提供

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一偏流，使VTl4饱与导通，它饱与压降Vces使VTl5基极处于低电平，使VTl5截止，VTl7饱与，从而使VTl8截止，VTl9导通，VT20完全饱与导通，VT21截止。因此，输出端3脚输出高电平。此时，不管6端(阈值电压)为何种电平，由于双稳态触发器(VTl4-VTl7)中4．7kΩ电阻正反馈作用(VTl5基极电流是通过该电阻提供)，3脚输出高电平状态一直保持到6脚出现高于⅓VDD电平为止。当触发信号消失后，即比较器A2反相输入端2脚电位高于⅓VDD，则VT9、VTll截止，VTl4因无偏流而截止，此时若6脚无触发输入，则VTl7Vces饱与压降通过4.7kΩ电阻维持VTl3截止，使VTl7饱与稳态不变，故输出端3脚仍维持高电平。同时，VTl8截止使VT6也截止。当触发信号加到6脚时，且电位高于⅔VDD时，则VTl、VT2、VT3都导通。此时，若2脚无外加触发信号使VT9、VTl4截止，则VT3集电极电流供给VTl5偏流，使该级饱与导通，导致VTl7截止，进而VTl8导通，VTl9、VT2都截止，VT21饱与导通，故3脚输出低电平。当6脚触发信号消失后，即该脚电位降至低于⅔VDD时，则VTl、VT2、VT3皆截止，使VTl5得不到偏流。此时，若2脚仍无触发信号，则VTl5通过4.7kΩ电阻得到偏流，使VTl5维持饱与导通，VTl7截止稳态，使3脚输出端维持在低电平状态。同时，VTl8导通，使放电级VT6饱与导通。通过上面两种状态剖析，可以发现：只要2脚电位低于⅓VDD，即有触发信号加入时，必使输出端3脚为高电平；而当6脚电位高于⅔VDD时，即有触发信号加进时，且同时2脚电位高于⅓VDD时，才能使输出端3脚有低电平输出。4脚为复位端。当在该脚加有触发信号，即其电位低于导通饱与压降0.3V时，VT8导通，其发射极电位低于lV，因有D3接入，VTl7为截止状态，VTl8、VT21饱与导通，输出端3脚为低电平。此时，不管2脚、6脚为何电位，均不能改变这种状态。因VT8发射极通过D3及VTl7发射极到地，故VT8发射极电位任何情况下不会比1.4V电压高。因此，当复位端4脚电位高于1.4V时，VT8处于反偏状态而不起作用，也就是说，此时输出端3脚电平只取决于2脚、6脚电位。

显然，555电路内含两个比较器A1与A2、一个触发器、一个驱动器与一个放电晶体管。两个比较器分别被电阻R1、R2与R3构成分压器设

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定⅔VDD与⅓VDD。参考电压所限定。为进一步理解其电路功能，并灵活应用555集成块，下面简要说明其作用机理。从图3-3可见，三个5kΩ电阻组成分压器，使内部两个比较器构成一个电平触发器，上触发电平

为⅔VDD，下触发电平为⅓VDD。在5脚控制端外接一个参考电源Vc，可以改变上、下触发电平值。比较器Al输出同或非门l输入端相接，比较器A2输出端接到或非门2输入端。由于由两个或非门组成RS触发器必须用负极极性信号触发，因此，加到比较器Al同相端6脚触发信号，只有当电位高于反相端5脚电位时，R—S触发器才翻转；而加到比较器A2反相端2脚触发信号，只有当电位低于A2同相端电位⅓VDD时，R—S触发器才翻转。

通过上面对等效功能电路与CA555时基电路内部等效电路剖析，可得出555各功能端真值表。

引脚	2	6	4	3	7
电平≤⅓ VDD		*	1.4V	高电平	悬空状态
电平 <⅓ VDD ≥⅔ VDD 1.4V				低电平	低电平
				保持电平	保持
电平 <⅓ VDD >⅔ VDD 1.4V
电平	*	*	0.3V	低电平	低电平

由表可看出，S、R、MR输入不一定是逻辑电平，可以是模拟电平。因此，该集成电路兼有模拟与数字电路特色。

一般报警声不是连续声音，应该是间断有高有底声音。实现方法是用RC振荡电路产生振荡信号，然后送入555时基集成电路，再由3脚输出振荡信号。考虑到不应有负信号，故需在555集成电路3脚上接一个整流二极管。通过整流后还应用电解电容滤掉直流信号，这样报警声效果会更好。但是，仅由555时基集成电路3脚输出在经整流隔直振荡信号很小，不能直接驱动扬声器发出报警声。故需在输出端增加一个放

大电路单元。放大电路选用两级放大，提高增益，使输出端得到较高振

荡信号，并能驱动扬声器，产生报警信号。

图中，I点为电源输入端，为整个报警声产生电路供电。G点为接地

端，如果G端能正常接地，整个报警声产生电路将接通，振荡信号便能

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驱动扬声器发出报警声。控制电路正是利用控制G端来达到控制整个报警声产生电路目。即将G点输出信号通过二极管接到可控硅阳极，这样一来，可控硅就控制了整个报警声产生电路。在I点与G点之间，555时基集成电路与R25、R26、C11共同组成无稳态多谐振荡器。振荡频率f=1.44/(R25+2R26)C11,振荡频率为668Hz。在555之后，12V直流电源保证输出级放大电路能正常工作。R27用一个较大电阻使三极管工作在放大区。T7为硅材料NPN型高频中功率管，
T8为锗材料PNP型低频小功率管。两个晶体三极管构成两级放大电路。

四、电路主要元件简介

1.三极管：三极管是能起放大、振荡或开关等作用半导体电子器件。本实验中采用三极管控制，无偷盗情况时，使三极管处在截止状态，则被控制声、光信号产生电路不工作;一旦有偷盗情况，立即使三极管导通，被控制声、光产生电路产生声、光报警信号，呼叫值班人员采取相应措施。

2.可控硅:是可控硅整流元件简称，是一种具有三个PN结四层结构大功率半导体器件，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用半导体器件之一，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。本多路报警器为5路防盗报警器，每一路有相同电路结构，控制电路也相同，均由可控硅控制。

3.二极管：在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压方向，具备单向电流转导性。电网电压通过电源变压器降压后，经过二极管整流，电容器滤波，继承稳压器稳压后供给控制电路，同时将备用直流电源通过二极管并入控制电路输入端。电网电压正常供电时，二极管截止，一旦电网停电，二极管导通，备用电源自动供电。

五、课程设计体会

在众多课题中我们选择家庭多路防盗系统设计，因为它实用性很强，而且贴近生活。万事开头难，开始准备时候，就像无头苍蝇般无从下手，只好

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出没于东西校区图书馆，遨游网络南北处。看了若干实例，有了一点点头绪。

于是我们同组三人各自分工，遇有疑问就征询大家意见，终于初见成果！

从这次实习中我感受到，个人力量是薄弱，我们需要集合集体力量，那么做事情才会事半功倍，三个臭皮匠赛过诸葛亮嘛。

这次课题也增加了我们自信心，原来这些复杂电子设备与原理只要通过不断努力，不断动手，不断改进，就能完成。正所谓难者不会，会者不难啊！

最后我要说感谢老师指导，我们小组同学们一起不懈努力，终于完成了这次看似艰难任务！

希望以上资料对你有所帮助，附励志名言十条：
1、生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。2、推销产品要针对顾客的心，不要针对顾客的头。

3、不同的信念，决定不同的命运！

4、成功这件事，自己才是老板！

5、失败的是事，绝不应是人。

6、自己打败自己是最可悲的失败，自己战胜自己是最可贵的胜利。

7、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。8、失败只有一种，那就是半途而废。

9、平生不做皱眉事,世上应无切齿人。

10、须交有道之人,莫结无义之友。饮清静之茶，莫贪花色之酒。开方便之门，闲是非之口。

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