触摸式报警器

黑龙江东方学院

《电子学》课程设计报告题目：触摸式报警器

学生姓名姜琦

学号11102114

学部计算机科学与电气工程学部

专业电子信息工程

班级2011级1班

指导教师刘芳

答辩日期2013年3月15日

目录

1.问题提出 (3)

2.方案选择 (3)

3.电路组成及工作原理 (4)

4.安装调试 (10)

5.元器件表 (11)

6.结束语 (12)

7.参考资料 (12)

1.问题提出

设计一个触摸式防盗报警器，，触摸感引起为一金属小片，当有人触摸时，蜂鸣器发出声音，持续发出报警信号，直到断开电源为止，根据上述要求，设计出电路，并确定元件参数。

2.方案选择

2.1课题来源

随着我国科技进步，人民生活水平的不断提高，为了更好地保障人们在工作、生活中的人身财产的安全预防各种事故发生显得日趋重要，因而这触摸感应式报警电路适用于家庭门锁、保险柜等各种金属物品的报警用，本设计就是为了满足安防的需要而设计的电子报警系统。

本文的主要内容是对较为常见的家庭防盗报警装置的设计改进并制作，通过对此例的研究制作，学习普通触摸式报警器的工作原理和使用方法，根据此报警器可制作出用于不同范围的报警装置，并且学习电路图和电路板的设计和制作，了解各个元件的类别、工作原理和使用方法。本文主要讨论触摸式报警器装置的各个单元电路以及各个元器件的选择及其性质，分析个部分电路的具体作用，研究和分析整体电路的构造，对整体电路进行调试测试，学习电路板的设计以及元器件的焊接，掌握该处模式报警器的作用和工作原理。通过对高触摸式报警器的设计，对个部分单元电路的分析过程，这对今后从事电子行业是非常有益的。

2.2研究内容及相关技术

本设计主要是利用报警器由触摸电极、开关电路等组成，是种线路简单、灵敏度高、性能稳定的触摸式报警器。它可用于家庭保险柜以及门窗等地方，当人体碰到所保护的金属物品时，警铃就会长鸣，直到切断电源为止。同时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，学习简单实用触摸式报警器的本质特征。对此次设计做出概括分析，并进行改进处理，并通过书籍教材及网络信息查找相关资料。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。同时在各个课程设计学习中，我

们进行了电路的绘制，通过此次设计制作，了解简单实用触摸式防盗报警器的制作过程。

2.3 方案设计与选择：

（一）方案

方案一：直接触发器接在发光二极管上

方案二：利用单片机编程实现检测目的

方案三：使用场效应管，双极性三极管，发光二极管，可控硅等元件。将人体感应信号转换为电压的变化，经过晶体管放大，触发可控硅，再接通电路。（二）优缺点

方案一：信号未放大，误差很大

方案二：部分内容还未学，而且工作不稳定

方案三：方案最佳，可以消除感应信号的干扰，将人体感应信号转换为电压的变化，经过晶体管放大，触发可控硅，再接通电路，从而达到触发报警的效果。（三）选择方案

我选择方案三进行设计，方案最佳，可以消除感应信号的干扰，通过场效应管，人体感应信号转换为电压的变化，经过晶体管放大，触发可控硅，再接通电路，从而达到触发报警的效果。

3.触摸式报警器的电路组成及其原理

3.1电路原理

如图1-1所示是一种高灵敏度的触摸式报警电路。当人手甚至于戴着手套触摸到电极片M时，它都会发出响亮的“嘟……”报警声，响声可一直到手离开为止。如再次触摸，则再发一次声音。

图1-1

该报警器由单稳态电路、音频振荡器和音频功率放大器等组成。与非门A、B构成单稳态电路，与非门C、D构成音频内振荡器，V2和V3组成互补型音频功率放大器。

由于CMOS电路具有极高的输入阻抗，虽然二极管V1反相连接，但它的反相电阻仍小于CMOS电路的输入阻抗，所以，A门的1脚处于高电平。与非门B 的两个输入端5脚与6脚处于低电平。根据“见0出1”的逻辑关系，可知B门的4脚输出高电平，所以A门的2脚也为高电平。根据“全1为0”的逻辑关系，A门的3脚输出低电平。这时C1两端都为低电平，电容C1没有充电，这是单稳态电路的稳定状态。与非门C、D构成音频振荡器，由于C门的9脚与B门的5、6脚相连并为低电平，所以振荡器停振，故扬声器SP无声。如果人手触摸一下电极片M时，人体感应的杂波信号经V1整流，获得一个负压，即给A门的1脚输入一个负脉冲，单稳态电路就翻转进入暂态。其过程是：根据“见0出1”的逻辑关系，当A门的1脚输入负脉冲时，3脚就输出高电平，此高电平经C1加到B门的5、6两脚，使其4脚输出低电平，此低电平又反馈到A门的2脚。所以人手离开M时，A门的3脚仍保持高电平输出。但这一状态是不稳定的，因为A门的3脚输出的高电平将经R1向电容C1充电，充电结果会使R1的上端即B 门的5、6两脚的电平不断下降。当电平降至1/2V

时，B门的4脚就输出高电平，

DD

电路恢复到原来的稳定状态。电路暂态时间主要取决于R1和C1的充电时间常数。

当R1上端输出高电平时，与非门C 、D 组成的振荡器起振，D 门的11脚输出振荡信号，经V2和V3功放后，通过C4推动扬声器SP 发出响亮的“嘟……”报警声。V2和V3分别采用两种导电特性不同的三极管，一个用来放大正半周期信号，另一个用来放大负半周期信号，所以称这种电路为互补型推挽放大器。

3.2电路主要元器件介绍 3.2.1芯片CD4011

在数字电路中，所谓“门”就是实现一些基本逻辑关系的电路。最基本的逻辑关系有与、或、非三种，所以最基本的逻辑门是与门、或门和非门。

◆ 与门是执行与功能的逻辑部件，其逻辑关系的特点是：只有当全部输入

端都是高电平时，输出才是高电平；只要有一个输入端为低电平，输出端就是低电平。两输入端与门的逻辑表达式可写成：Y =AB 。

◆ 或门是执行或功能的逻辑部件，其逻辑关系的特点是：只要有一个输入

端是高电平，输出才是高电平；只有全部输入端为低电平，输出端才是低电平。两输入端或门的逻辑表达式可写成：Y =A +B 。

◆ 非门是执行非功能的逻辑部件，其逻辑关系的特点是：输入端是高电平

时，输出端是低电平；输入端为低电平时，输出端是高电平。非门的逻辑表达式可写成：A =Y

。

在门电路中，应用最广泛的是与非门，把与门和非门连接起来就是与非门。同理，将或门和非门连接起来，就可构成或非门。 2.3.1.1CD4011引脚图及引脚功能

本设计采用2输入端四与非门，低功率4000B 系列CMOS （CD4011）。它的引脚排列如图1-2所示。每片集成电路中有4组独立的与非门，其构造和逻辑功能相同，每组都有两个输入端和一个输出端，与非门的逻辑符号如图1-3所示。