模电课程设计说明书——多路断线报警器

模拟电子技术课程设计说明书多路断线报警器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：袁园指导教师：贾雅琼专业：电子信息工程班级：电子1002班完成时间：2012年6月1日摘要-II近年来随着我国经济的迅猛发展，国民的生活水平有了很大的提高，然而，随着生活水平的提高也给人民的物品财产安全带来了系列难题。因此，关于财产安全问题逐渐被人们重视起来。许多家庭都给自己家里安装防盗门，然而如果能设计一种可靠灵敏的报警器安装在居民家中与防盗门相辅工作，这必将为人们的财产安全提供更有效地保障。为此，在此提出“多路断线报警器”的设计。本次，我设计的就是多路断线报警器，该多路断线报警器具有显示断线位置和报警的功能，我采用的是发光二级管显示断线位置。该报警器要求灵敏可靠、廉价，进行一定的改装便可适用于家庭和小型企业。报警时可以一接触立即报警，以增加报警的突然性和隐蔽性，报警时还伴光控显示报警位置的功能。关键词报警器；发光二极管；可控硅；断路；导通ABSTRACT-IIIInrecentyears,withtherapidlydevelopmentofeconomyinourcountry,thenationalstandardoflivingdevelopmentalsobringsaseriesofproblemsforthepeople'slife.soweareconcernedmoreabouttheproblemsofpropertysafety.Manyfamiliesinstallthesecuritydoorsofthemselves.However,ifwecandesignareliableandsensitivealarminstallinginresidents'home,itwillworkwiththesecuritydoors.Thisalarmwillprovidemoreeffectiveguaranteeforpeopleaboutthepropertysafety.Therefore,weputforwardtothealarm'sdesign.Thistime,Idesignedaalarmwhichhasmanypathsandifwhereisbreak,thealarmwillalarm.LED,itwillshowthepositionofbreak,so,IusedtheLED.Itisrequiredthatthealarmissensitiveandcheap.Also,itisbetterthatifthealarmwithsomechangecanbeappliedtofamiliesandsmallcompanies.Inordertoincreasetheconcealment,whentheiscontacted,thealarmshouldimmediatelyreport.Thelightingfunctionwillreportthatwherethewireisbreak.Keywordsalarm;led;siliconcontrolled;break;conduction-IV前言我相信安全是每一个人在做事之前考虑的第一点，因为只有安全了，才能宝贵的生命不受到伤害，才是生活充满快乐、更加美好。人类社会进入21世纪，科学技术获得了空前的发展。当今，由于电子计算机技术、现代通讯技术的进步，使人们在空间和时间上的距离都大大地缩短了。现在，大家坐在家里便可以了解发生在世界各地的事情，通过电视屏幕就可以看到大洋彼岸进行的国际体育比赛，或千里之外的亲人“面对面”交谈。查阅资料可以不去图书馆，订票购物都可以在家里进行。无纸办公，在家上班也变得轻而易举。从琳琅满目，功能纷呈的家用电器到工厂自动化控制生产过程，从宇宙航行到水下机器人作业，从电报电话到光纤通信，所有这一切都向人们显示信息时代繁花似锦的动人景象。近年来，随着改革开放的深入发展，人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有，并且人们手中特别是城市居民的积蓄也十分可观。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分关心。目前，许多家庭使用了较为安全的防盗门，如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器用于居民家中，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。为此，提出“双路防盗报警器”的设计任务。该报警器适用于家庭防警、也适用于中小企事业单位。其特点是灵敏、可靠，一经触发，可以立即报警。-V目录1设计课题任务、功能要求说明及总体方案…………………………………11.1设计课题任务……………………………………………………………11.2功能要求说明……………………………………………………………11.3设计课题总体方案介绍及工作原理说明……………………………12设计课题的仿真分析……………………………………………………62.1设计课题的仿真结果…………………………………………………62.2设计课题的仿真调试………………………………………………62.3设计课题利用的公式及计算………………………………………93设计课题硬件系统的设计………………………………………………93.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍……………………………93.2设计课题电路原理图、PCB………………………………………93.3设计课题元器件清单…………………………………………………114设计结论、误差分析……………………………………………………124.1设计课题的设计结论及使用说明…………………………………124.2设计课题的误差分析…………………………………………………124.3设计体会………………………………………………………………12参考文献………………………………………………………………14致谢……………………………………………………………………15附录……………………………………………………………………16-VI１设计课题任务、功能要求说明及总体方案1.1设计课题任务设计一个多路断线报警器1.2功能要求说明1.2.1功能要求：（1）能对四个地点进行监控（2）正确显示每个断点位置；（3）出现断点时发出声音提示1．2.2功能说明：设计一个多路断线报警器能有声光提示功能1.3设计课题总体方案介绍及工作原理说明1.3.1设计总体方案介绍（1）设计总框图及设计思路按照题目的提出经过分析以后，我认为本报警器可分为以下几部分：1、信号比较装置：此装置是一个比较重要的部分，在提供信号后，我采用了可控硅对信号进行比较，在可控硅阳极我连接了一个发光二极管主要来显示是否有短线。如果没有断线，可控硅截止不导通；如果断线后可控硅导通会使二极管发光，在这里我可以通过二极管的发光与否来判断是否有断路。2、逻辑控制装置：因为本设计采用的是多路断路报警装置，而我所设计的电路是四个地点的检测，如果让使用者每时每刻去观察发光二极管是否发光来判断是否断路显然是不现实的，因此在这里我们要设计一个逻辑控制装置让这个电路变得人性化，智能化。在这里我们采用可控硅连接二极管进行控制，在此电路的控制的下，如果有电路产生断路将会有信号从此电路通过，通过此电路传递到下一个电路模块。-VII4、功能提示装置：这是本设计的人性化之所在，在这里有一个声音提示装置，如果这里的声音提示装置发音则说明此装置中有一部分电路发生断路，我们才观察前面的发光二极管那里发光，准确显示断点位置，即可找到断路的地方。设计框图信号转换装置信号比较装置逻辑控制装置功能提示装置（2）每个单元电路的设计信号比较装置：图1.１此电路是用来进行信号比较，通过它我们就可以知道是否电路发生了断路。工作原理：-VIII有信号源提供的是9V的直流电，在电阻150欧姆的一端接的是控制开关，开关连接的是电源的负极，正常情况下开关是闭合的，可控硅的的控制端接的是地，所以可控硅不导通，发光二极管的阳极电位小于阴极电位，根据发光二极管的单向导电性知发光二极管不导通就不会发光，一旦开关断开，可控硅的就会导通，即发光二级管也会导通显示断点位置。可控硅的作用：单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。单向可控硅的工作原理：可控硅导通条件：一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。以上两个条件引用在线资源图１.２单向可控硅的工作原理图必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。可控硅关断条件：降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。-IX逻辑控制装置：图1.３此电路体现的是它的逻辑控制性。工作原理：此电路为二极管控制电路，利用二极管的单向导电性来进行逻辑控制。功能提示装置：-X此电路主要时声音提示功能。工作原理：当前面的电路发生断路后，信号从逻辑控制装置出来的信号进过此图中的三极管中通过，三极管把信号放大使的使得与它连接的发光二级管发光同时后面的扬声器发出声响提示人们前面有一部分电路发生断路了，从而达到本电路设计的人性化，智能化。电路总图图１.５-XI2设计课题的仿真分析2.1设计课题的仿真结果图２.１2.2设计课题的仿真调试断开一路时：-XII图２.２断开两路时：图２.３-XIII断开四路时：图２.４2.3设计课题利用的公式及计算利用到的公式有：电阻计算公式：iuR/串联电阻的计算：21RRR并联电阻的计算：2*1/21RRRRR功率的计算公式：iup*-XIV3设计课题硬件系统的设计3.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍整体电路设计完成后，首先在软件上仿真，软件仿真正确，再画出PCB板，刻出印板，安装元件，进行调试，最后实物调试成功，设计成功完成。所以，实物的制作和调试分以下几步：软件仿真→制作PCB→元件安装→实物调试。1、软件仿真调试方法：首先在软件中画好电路图，然后进行电器规则检查检查电路中各元件是否连接正确，连接正确的情况下加入信号，进行仿真分析。2、PCB的制作与元件安装在软件仿真完成后，下一步工作就事制作PCB版，以方便元件的安装和实物的调试，PCB的制作分为两部分，第一就是软件制作画出PCB图、第二步就事制作实物印板。两步都相当重要，第一步就为方便的制作出优良的PCB做好准备，第二步是让做出的PCB在元件安装时更方便。⑴、软件PCB的制作：在软件PCB制作时使用了Protel99SE（它是专门制作PCB的软件，具有强大的布线功能）。制作事首先在软件中画出电路图，连接好各点的网络飞线，填好各元件的封装。然后生成网络表，在进入PCB的制作，生成网络表无误时，调节各元件的位置，使其符合信号流程，以方便检修。然后自动布线。整体设计完成后，我们要进行的第一步工作就是软件仿真，测试其性能。用的软件是Multisim10软件，他的仿真功能十分强大。首先调试分电路，在分电路调试完成后在调试总电路。3.2设计课题电路原理图、PCB设计电路与原理图如下图所示：-XV图３.１PCB图如下所示图３.２（１）硬件PCB的制作：在画好PCB图时.用复写纸将布线图复制到复铜墙铁壁板上：复制前应先用锉刀将复铜板四周边缘锉至平直整齐，而且尺寸尽-XVI与设计图纸尺寸相符，并将复写纸裁成与复铜板一样的尺寸，为了防止在复制过程中产生图纸移动，故要求用胶纸将图纸左右两端与印刷板贴紧。.先用钻床将元件插孔钻好—一般插孔直径为0.9-1mm左右，可采用直径为1mm的钻头较适中,如果钻孔太大将影响焊点质量,但对于少数元件脚较粗的插孔,例如电位器脚孔,则需用直径为1.2mm以上的钻头钻孔。贴胶纸：先用刀片将封箱胶纸切成多种宽度的胶纸