触摸式报警器

触摸式报警器

本设计主要是利用时基电路NE555组成的单稳态触发电路设计并制作触摸式防盗报警装置。本设计将研究组成触摸式报警器的整个电路的性质和基本概况，学习触摸式传感器的本质特征。对此次设计做出概括分析，并进行改进处理，利用电路图绘制软件，重新绘制电路图，设计出PCB电路板，并通过书籍教材及网络信息查找相关资料。触摸式传感器实际上就是一个触摸式电子开关，他利用人体的电阻或杂散电信号，将触摸过程变成开关信号输出。对该报警器使用的元器件的内部构造和使用进行了分析。对各元器件在电路中的作用进行分析研究。同时在各个单元学习之后，进行了电路的绘制，本设计使用了Protel99SE软件设计电路板，并运用Proteus软件进行仿真试验。通过此次设计制作，了解触摸式防盗报警器的制作过程。

一、实验原理图分析

图1 实验原理图

集成电路NE555与C1、C2组成单稳态触发器，平时没有人触及金属片时，电路处于稳定状态，即NE555的（3）脚输出低电平，报警电路不工作。一旦有人触及触摸片，由于人体感应电势给NE555的（2）脚输入一个负脉冲（杂波脉冲），单稳态电路被触发翻转进入暂稳态。NE555的（3）脚由原来的低电平跳变为高电平，该高电平信号经电阻R2使Q1导通，放大器放大推动蜂鸣器发出报警声，由于单稳态电路被触发翻转的同时，电源开始经R3对C1进行充电，约经1.1R3C1时间后，单稳电路自动恢复到稳定状态，（3）脚输出变为低电平，停止报警，电路恢复到预报警状态。

二、主要元器件的基本介绍

NE555芯片引脚及功能

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。NE555的内部功能及引脚图如下图所示：

图2 内部功能及引脚图

1地 GND 2触发

3输出 4复位

5控制电压 6门限(阈值)

7放电 8电源电压Vcc

NE555应用十分广泛，可装如下几种电路：

1．单稳类电路

作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。

2．双稳类电路

作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。

3．无稳类电路

作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。

真值表1

由于本次实验应用的是单稳态电路，是人工启动单稳，所以在此主要简述下此类单稳态电路。由555组成单稳态触发器的电路及其波形如3所示：

（a）单稳态触发电路（b）工作波形

图 3 单稳态触发器

图3－(a)为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端3输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到2端。并使2端电位瞬时低于1/3Vcc，低电平比较器动作，单稳态电路

即开始一个暂态过程，电容C开始充电，V

C 按指数规律增长。当V

C

充电到2/3Vcc时，高

电平比较器动作，比较器C

1翻转，输出V

从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，

电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳态，为下个触发脉冲的来到作

好准备。波形图如图3—(b)所示。

（即为延时时间）决定于外接元件R、C值的大小。

暂稳态的持续时间t

w

＝1.1RC

t

w

通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位端（4脚）接地的方法来中止暂态，重新计时。

四、Proteus的仿真实验

4.1Protus的软件简介

Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。该软件的特点是：

1.实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等

2.支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM7系列以及各种外围芯片。

3.提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51。

4.具有强大的原理图绘制功能。

5.PCB设计以及自动布线。

革命性的特点

1.互动的电路仿真

用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI 器件，部分IIC器件。

2.仿真处理器及其外围电路

可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

4.2 Protus仿真

一、打开Proteus的集成环境，点击文件，新建设计，根据2.2元件明细表中的元件，点击P，进入工作界面。

二、在keywords中输入所找的元件名单，然后点击右下角的OK，元件被添加了。

三、依次放好元件，使元件摆放美观。

四、连接电路，在需要连接的元件接线处，点击左键，移动鼠标，可看到导线的出现，再在导线的另一端在另一个元件的端点处点击，从而连接了电路。如下图4所示。

图4 仿真电路图

4.3实验结果分析

输入信号vi为1mv，5KHZ的正弦波，调节RV1使三极管工作在放大状态。

（1）、用模拟图表观察Vi ，Vo的波形。如图5: