基于555的簡(jiǎn)易防盜報警器的設計方案

　　0 前言

　　隨著(zhù)社會(huì )結構和社會(huì )治安問(wèn)題日趨復雜，人們對家庭生命財產(chǎn)的安全越來(lái)越重視。因此，人們在生活中逐漸引入報警器，用來(lái)預防搶劫、盜竊等意外事件的發(fā)生。 防盜報警系統是用物理方法或電子技術(shù)，自動(dòng)探測發(fā)生在布防監測區域內的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，并提示值班人員發(fā)生報警的區域部位，顯示可能采取對策的系統。防盜報警系統是預防搶劫、盜竊等意外事件的重要設施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過(guò)聲光報警信號在安?？刂浦行臏蚀_顯示出事地點(diǎn)，使于迅速采取應急措施。防盜報警系統與出入口控制系統、閉路電視監控系統、訪(fǎng)客對講系統和電子巡更系統等一起構成了安全防范系統。

　　報警器（alarm），又稱(chēng)防盜器。是由傳感器和信號處理組成的，用來(lái)探測入侵者入侵行為的，由電子和機械部件組成的裝置。傳感器又是報警器的核心元件，采用不同原理的傳感器件，可以構成不同種類(lèi)、不同用途的報警裝置。 防盜報警器，是對用于發(fā)生警情、危險、緊急情況等狀況下以聲音、光線(xiàn)、氣壓等形式發(fā)出警報的電子產(chǎn)品的統稱(chēng)。隨著(zhù)社會(huì )科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對報警器的性能提出了越來(lái)越高的要求。其應用也是越來(lái)越廣泛，涉及到各個(gè)行業(yè)中。

　　傳統報警器通常采用觸摸式報警、開(kāi)關(guān)報警器、光電報警等。這類(lèi)報警器具有性能穩定、實(shí)用性強等特點(diǎn)。本課程設計所設計的簡(jiǎn)易防盜報警器是借助于數字邏輯電路，采用模塊化的設計思想。不僅使得設計變得簡(jiǎn)單、方便、靈活性強，而且電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現，工作穩定。

　　1 方案總體設計

　　本方案先設計一檢測電路，將檢測器件安裝在門(mén)、窗等地方，只要有非法進(jìn)入者闖進(jìn)，揚 聲器即會(huì )發(fā)出1.2KHZ頻率的報警聲。根據系統組成的原理及要求初步建立系統框圖如圖1所示。

　　圖1 系統框圖

　　2 系統設計要求

　　2.1 檢測電路

　　檢測電路是用來(lái)檢測非法進(jìn)入者闖進(jìn)門(mén)窗等地所產(chǎn)生的非電信號，比如聲音、振動(dòng)、微弱的人體電信號。并將非電信號轉化成電信號，輸入到電路中。

　　2.2 定時(shí)模塊

　　定時(shí)模塊的作用是來(lái)控制語(yǔ)音報警的時(shí)間長(cháng)度，防止報警時(shí)間過(guò)長(cháng)，電能損耗過(guò)多。主要構成是由NE555定時(shí)器完成，將其接成單穩態(tài)電路，可以產(chǎn)生一脈沖，脈沖維持時(shí)間可以通過(guò)設計參數而得，脈沖的維持時(shí)間就是電路報警的時(shí)間長(cháng)度。

　　2.3 頻率控制模塊

　　頻率控制模塊是產(chǎn)生一頻率為1.2KHz的信號模塊電路，完成設計基本要求。為提高電路的實(shí)用性，設計一個(gè)可以自動(dòng)變頻的電路，使得報警聲音多樣化。電路中用NE555定時(shí)器構成的多諧振蕩器作為產(chǎn)生頻率的電路，再經(jīng)過(guò)分頻電路，分成不同的頻率信號，再經(jīng)過(guò)數據選擇器，選出頻率，使不同頻率能夠自動(dòng)變換地傳輸到語(yǔ)音報警電路。

　　2.4語(yǔ)音報警

　　語(yǔ)音報警電路完成的是將電信號轉化成聲音信號，從而達到報警目的。

　　3 系統硬件電路設計

　　3.1 檢測電路

　　做這個(gè)實(shí)驗首先要考慮的問(wèn)題是設計一個(gè)檢測電路用來(lái)檢測是否有人非法闖入室內從而使電路發(fā)生報警。通過(guò)查閱資料當用NE555做成單穩態(tài)電路時(shí)，電路可以檢測出人體信號并轉化成電信號，利用這一特點(diǎn)可以用NE555芯片設計檢測電路。

　　3.1.1 555定時(shí)器做單穩態(tài)電路

　　圖2 555結構圖

　　NE555為8腳時(shí)基集成電路，各腳主要功能 1腳 地 GND 2腳觸發(fā) 3腳 輸出 4腳 復位 5腳 控制電壓 6 腳 門(mén)限（閾值） 7腳 放電 8腳 電源電壓Vcc

　　如圖2所示，當555的6腳和7腳相接，2腳和觸發(fā)電平相接，就構成單穩態(tài)觸發(fā)器。單穩態(tài)觸發(fā)器具有穩態(tài)和暫穩態(tài)兩個(gè)不同的工作狀態(tài)。在外界觸發(fā)脈沖作用下，它能從穩態(tài)翻轉到暫穩態(tài)，在暫穩態(tài)維持一段時(shí)間以后，再自動(dòng)返回穩態(tài)，暫穩態(tài)維持時(shí)間的長(cháng)短取決于電路本身的參數，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無(wú)關(guān)。由于單穩態(tài)觸發(fā)器具有這些特點(diǎn)，常用來(lái)產(chǎn)生具有固定寬度的脈沖信號。用555定時(shí)器構成的單穩態(tài)觸發(fā)器是負脈沖觸發(fā)的單穩態(tài)觸發(fā)器，其暫穩態(tài)維持時(shí)間為：Tw=lnRC=1.1RC，僅與電路本身的參數R、C有關(guān)。 其檢測電路設計圖如圖3，開(kāi)關(guān)J1（實(shí)際電路中用鐵片或鐵絲代替）按下時(shí)，2管腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，輸出管腳3腳就由低電平變?yōu)楦唠娖捷敵鲆粋€(gè)脈沖，高電平脈沖維持的時(shí)間由電阻R1和電容C1決定，其計算公式為：Tw=lnR1*C1 ≈1.1RC

　　圖3 檢測電路圖

　　3.2 定時(shí)模塊

　　在數字電路中，定時(shí)實(shí)際上是產(chǎn)生一脈沖信號，其信號的高電平或低電平維持的時(shí)間可由計算電路參數而確定。555做單穩態(tài)觸發(fā)器時(shí)就有定時(shí)的作用，因此定時(shí)模塊可由555芯片完成?？紤]到檢測電路中已使用了555做單穩態(tài)觸發(fā)器，因此可將兩模塊合二為一，既用作檢測電路又用作定時(shí)。其電路如圖4，定時(shí)的長(cháng)短由電路參數R和C確定：

　　圖4 定時(shí)模塊電路圖

　　3.3 頻率控制模塊

　　課程設計的基本要求中，產(chǎn)生一頻率為1.2KHz的報警聲音。要實(shí)現這一要求很簡(jiǎn)單，只要多加一片555芯片，用它做多諧振蕩器產(chǎn)生頻率1.2KHz. 3.3.1 555定時(shí)器做多諧振蕩器 若將555的引腳2與6相接，如圖3-4所示，就可形成多諧振蕩器。外接電容C通過(guò)R1、R2充電，而放電電流僅通過(guò)R2. 可求出：

　　充電時(shí)間：

　　放電時(shí)間：

　　周期：

　　占空比：

　　由公式計算參數：

　　由于頻率為1.2KHz，電容C選取0.1uf，計算出電阻R1、R2的阻值約為1K、10K，選取1K、10K的電阻做R1、R2.

　　圖5 多諧振蕩器及波形圖

　　3.4 語(yǔ)音報警

　　語(yǔ)音報警是用蜂鳴器將電信號轉化成聲音信號，從而報警。只需要將蜂鳴器直接接入電路，當有高平信號時(shí)蜂鳴器就發(fā)生鳴叫。將它接在555德管腳上，另一接頭接地就可。

　　4 系統仿真測試

　　本電路由四部分組成：檢測電路、定時(shí)、分頻、報警。檢測電路是用555設計成的，其2管腳連接一個(gè)觸摸片，當用手觸摸時(shí)產(chǎn)生一低電平，555的三管腳就產(chǎn)生一個(gè)時(shí)長(cháng)為16.5s的高平信號，從而使第二片555的四管腳的電平為高。第二片555是一個(gè)多諧振蕩電路，當四腳為高時(shí)，電路振蕩開(kāi)始，產(chǎn)生一頻率約為1.2KHz的脈沖信號。蜂鳴器將電信號變?yōu)槁曇粜盘枅缶?。圖6為系統仿真測試圖。

　　圖6 電路仿真圖

　　電路按設計電路接好，接通電源，觸摸觸摸片，蜂鳴器不響。用萬(wàn)用表測量蜂鳴器兩端電壓，電壓為零。再測量第一片555三管腳的輸出電壓，在4.29V左右變化，第一片555工作正常。測量第二片555三管腳的輸出電壓，在4V左右變化，確定第二片555工作也正常。

　　通過(guò)仔細檢查發(fā)現有一塊555芯片插反了，改過(guò)后重新將電路接上電源，蜂鳴器響了，但是一直叫個(gè)不停，因為實(shí)驗要求警報器警報十秒左右就能停下。通過(guò)與同組人討論發(fā)現接上按鈕開(kāi)關(guān)后就能達到要求，因為這種開(kāi)關(guān)按下接通后就斷開(kāi)，用來(lái)顯示外界觸發(fā)脈沖。電路設計成功了。

　　5 結論

　　本文的基于555的簡(jiǎn)易防盜報警器的設計方案，通過(guò)555將人體信號轉化為電信號，再由蜂鳴器將電信號轉化為聲音信號從而達到報警的要求，用一滑動(dòng)變阻器來(lái)控制蜂鳴器報警時(shí)間。經(jīng)驗證，本方案所設計的簡(jiǎn)易防盜報警器能達到報警要求，當有人非法闖入時(shí)可以產(chǎn)生警告并使室主做好防衛工作，電路簡(jiǎn)單，實(shí)用性強。