电子技术课程设计

课程设计(论文)题目名称断线报警器电路的设计课程名称电子技术课程设计学生姓名学号系、专业指导教师2013年12月20日本设计为一种以555时基电路组成一个无稳态多谐振荡器、VT9013晶体三极管等元器件组成电路为系统控制核心的报警器执行电路。

它采用断线报警方式，主要用于现场无人时的报警。

采用本方法设计的防盗报警器电路结构简单，容易制作，还兼顾有人及无人在现场时的报警功能，更大的扩展了报警器的应用范围。

而且由于其成品体积较小，便于携带，可同时用于外出旅行时行李防盗报警。

同时，防盗报警器成品具有价格低廉，操作简便、容易安装等优点，具有一定的使用价值。

关键词：555时基电路；报警器；断线报警摘要 (I)1 设计要求及方案 (1)1.1设计要求 (1)1.2设计方案 (1)2硬件电路设计 (2)2.1 555定时器 (2)2.2 555多谐振荡器 (3)2.3总体原理图 (4)3软件设计 (5)3.1Proteus简介 (5)3.2仿真及结果分析 (7)结束语 (8)参考文献 (9)1设计要求及方案1.1设计要求用中小规模集成芯片设计并制作断线报警器电路。

1、该电路具有当断开电路中某根导线时，报警器发出间歇式报警。

2、采用LED显示，1代表导线连接良好，0代表导线断开。

3、设置外部按键，当按键按下时，报警声音消除。

4、蜂鸣器的报警由555多谐振荡器给出。

1.2设计方案电路由555和一只小功率晶体管等原件组成。

555时基电路组成一个无稳态多谐振荡器。

VT晶体管发射极接一细导线或漆包线，将C4短路，使555电路的4脚处于低电位，即使555处于强制复位状态，555电路输出端3脚输出V0为低电平。

当端接线被碰断，则VT管对C4充电，当C4上的充电电压到0.7V以上时，555电路开始振荡，扬声器发出报警声，关断开关K，则报警声停止。

2硬件电路设计2.1 555定时器555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC /3和2VCC /3。

555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的反相输入端的电压为2VCC /3，C2的同相输入端的电压为VCC /3。

若触发输入端TR的电压小于VCC /3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：低触发端3脚：输出端Vo4脚：是直接清零端。

当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：TH高触发端。

7脚：放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。

一般用5V。

555定时器的发展历史：555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。

此电路后来竟风靡世界。

目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。

555定时器是模拟电路与数字电路结合的典范。

555定时器有以下应用：1、构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；2、构成多谐振荡器，组成信号产生电路3、构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。

2.2 555多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。

在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。

两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。

多谐振荡器可用作方波发生器。

接通电源后，假定是高电平，则T截止，电容C充电。

充电回路是VCC—R1—R2—C—地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于），输出翻转为低电平。

是低电平，T导通，C 放电，放电回路为C—R2—T—地，按指数规律下降，当下降到时（TH、端电平小于），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得输出高电平时间T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间T=R2Cln2振荡周期T=(R1+2R2)Cln2输出方波的占空比为图2.1 多谢振荡器电路和工作波形2.3 总体原理图图2.2 总体原理图如图2.2所示，该电路由555和一只小功率晶体管等原件组成。

555时基电路组成一个无稳态多谐振荡器。

VT晶体管发射极接一细导线或漆包线，将C4短路，使555电路的4脚处于低电位，即使555处于强制复位状态，555电路输出端3脚输出V0为低电平。

当导线被碰断，则VT管对C4充电，当C4上的充电电压到0.7V以上时，555电路开始振荡，扬声器发出报警声，关断开关K，则报警声停止。

3软件设计3.1 Proteus简介Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。

是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。

在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

功能特点：Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。

这些功能是：1.原理布图2.PCB自动或人工布线3.SPICE电路仿真革命性的特点：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。

功能模块：1.智能原理图设计丰富的器件库：超过27000种元器件，可方便地创建新元件。

智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件。

智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间。

支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰。

可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。

2.完善的电路仿真功能ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真。

超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件。

多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入。

丰富的虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等。

生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动。

高级图形仿真功能（ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析。

3.单片机协同仿真功能支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持CORTEX、DSP处理器。

支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信。

实时仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP 仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。

编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试。

4.实用的PCB设计平台原理图到PCB的快速通道：原理图设计完成后，一键便可进入ARES的PCB设计环境，实现从概念到产品的完整设计。

先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理。

完整的PCB设计功能：最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板边），灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检查，3D可视化预览。

多种输出格式的支持：可以输出多种格式文件，包括Gerber文件的导入或导出，便利与其它PCB设计工具的互转（如protel）和PCB板的设计和加工。

3.2仿真及结果分析图3.1 仿真图开关JP1断，则VT管对C4充电，当C4上的充电电压到0.7V以上时，555电路开始振荡，扬声器发出报警声，关断开关JP2，报警声停止。