多功能防盗报警器的设计与实现-毕业设计说明书.doc

xx技术师范学院毕业设计说明书（论文）多功能防盗报警器的设计与实现序 言随着社会的发展，农村城镇化和人员流动性增大，社会治安状况更趋于复杂，因此作为社会的基本单元安全防范问题就显得更为重要。信息技术的普及和发展，红外线技术得到了迅猛的发展。红外线控制技术已渗透到国民经济的各行各业和人们日常生活的方方面面,在家用电器控制、安全防范等各个方面都得到了广泛的应用。红外线具有隐蔽性，在要防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。本毕业设计所做的是多功能防盗报警器的设计与实现，主要包括红外报警、触摸报警、光控报警及倾斜报警。其工作原理是：红外报警电路是由红外发射电路发出40KHz的方波，通过红外接收管把信号送到放大整形、锁相电路，再经延时送到报警执行电路；触摸报警电路仅由三极管和电阻组成；光控与倾斜报警电路是结合在一起的，当有光照射到光敏电阻的时候，电阻值迅速减小，使电路输出一个高电平送到后面延时、执行电路，实现报警功能；倾斜报警部分只是把水银开关串接在光控报警的接地线上，只要水银开关断开，光控电路断路，不能再输出低电平，对后面电路就相当于输出了一个高电平，使电路执行报警。传统的机械式家居防卫在实际使用中暴露出一些明显的隐患，成本高,制作难、耗电量大,现在的电子式防盗报警器解决了这些问题,所以很受各个家庭的欢迎。第1章 概述1. 1多功能防盗报警器的实物图本次设计的所做的多功能防盗报警器实物如图1-1。图1-1 多功能防盗报警器实物图1.2电路原理当有人通过红外区的时候，遮挡了红外信号，使得红外接收头收不到信号，经放大整形与锁相环电路输出一个低电平，送到延时与执行电路，就能实现执行报警功能；当有人触摸到防盗的物品时候，电路也能执行报警；当电路中的光敏电阻受到光照时，电阻阻值会迅速下降，电路就能执行报警；如果电路倾斜时，水银开关断开，电路也会执行报警。根据设计要求，本系统可由以下5个模块组成：（1）红外报警电路；（2）触摸报警电路；（3）光控及倾斜报警电路；（4）报警延时电路；（5）报警执行电路，原理框图如图1-2所示。图1-2 多功能防盗报警电路总框图1.3电路的设计方案方案1：电路都是由分立元件构成，用555时基集成芯片组成红外发射电路，红外接收电路由COMS六反相器CD4069与锁相环集成块LM567组成，光控与延时电路也是由555时基芯片构成；方案2：电路的红外发射、接收与延时电路都由芯片89C52和外围元件构成，用软件控制红外的发射、接收与定时。 本次设计采用方案1，系统由纯硬件电路组成，工作稳定，电路简单，性价比高，而使用单片机开发成本会比较高。第2章 报警电路 2.1触摸报警电路触摸报警电路只是由简单的二个分立元件组成的1，如图2-1所示。图2-1 触摸报警电路当手碰到触摸点时给三极管的基极输入一个电压，其实只是一个杂波电压，使三极管进入饱和状态，在这一瞬间输出一个低电平，送到后面延时与执行电路达到报警功能。2.2光控及倾斜报警电路 2.2.1 555时基芯片的简介555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。555芯片的外部引脚如图2-2，外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。它是由上、下两个电压比较器、三个5k电阻、一个RS触发器、一个放电三极管 T以及功率输出级组成，内部电路如图2-3。当Vco不外接电压时，三个电阻对电源电压进行分压，每个电阻上的压降为1/3VCC,则两个比较器的同相端的输出电压分别为：1/3CC,2/3VCC。从图上可以看出，其555的工作可分为下列3种情况：(1) 当触发输入端TL输入电压低于1/3VCC而阈值输入端电压大于2/3VCC时,其下面比较器输出为高电平，触发器输出高电平；(2) 当触发输入端TL输入电压高于1/3VCC，而阈值输入端电压小于2/3VCC时,其两个比较器输出皆为低电平，触发器输出保持不变；(3) 当触发输入端TL输入电压高于1/3VCC而阈值输入端电压大于2/3VCC时,其上面比较器输出为高电平，触发器输出低电平。图2-2 555芯片外部引脚图2-3 555定时器的外引线排列图和内部原理框图从上面的结论，可列出表2-1。表2-1 555芯片功能表输入输出THTL/RDQ放电管状态00导通2/3VCC1/3VCC1保持不变保持不变2/3VCC1/3VCC10导通2/3VCC1/3VCC11截止选用555时基电路的原因：(1) 555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成，它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体，能够产生精确的时间延迟和振荡。它拓宽了模拟集成电路的应用范围。(2) 该电路采用单电源。双极型555的电压范围为4.5V15V；而CMOS型的电源适应范围更宽，为2V18V。这样，它就可以和模拟运算放大器和TTL或CMOS数字电路共用一个电源。(3) 555可独立构成一个定时电路，且精确度高。(4) 555的最大输出电流达200mA，带负载能力强。可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。2.2.2光敏电阻的相关知识光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。如图2-4所示就是一种常用的一种型号。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换9。图2-4 光敏电阻的外型图2.2.3电路原理(1)光控电路原理 光控电路主要由555时基集成电路接成典型无稳态工作方式(电路原理图如图2-5所示) 11,光敏电阻RL与可变电阻器RP构成光控触发回路。当RL无光照射时，呈高电阻状态，RL与RP的分压点即555型时基集成电路的4脚电位较低，若小于0.4V，555时基集成电路被强行制复位，电路不振荡。若打开抽屉、文件柜等，室内为、光线照射到RL上时，RL受光激发，电阻值迅速下降，分压点电位升高，当大于0.4V时（少数时基电路为大于1V），强制复位被解除，电路立即产生振荡，将信号送到延时电路与报警执行电路，也可以在3脚接一个扬声器就能报警，此电路可以单独使用。图2-5 光控报警原理图(2)倾斜电路原理倾斜报警电路只是在原有的光控电路上加上了一个水银开关，如图2-6所示，只要电路倾斜，就会使水银开关断掉，555芯片的1脚就与地断开，电路不能再输出低电平，3脚就没有输出，就相当于与后面延时电路断开，这样就使延时电路的输入端变为高电平，电路就能执行报警。图2-6 倾斜报警电路2.3红外报警电路 2.3.1红外的基本知识红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射。红外线是人眼看不见的光，是一种电磁波。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.761000m。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.753.0m之间；中红外线，波长为3.06.0m之间；远红外线，波长为6.0l000m 之间。实际上，目前在工业或民用的红外线的光谱都集中在0.761.60m的近红外2。1、基本驱动方式红外发光二极管是一种电流驱动器件。使用红外发光二极管获得近红外线是相当简便的。红外发光二极管是一种由PN结构成的注入电流型发光器件，在加上合适的正向偏置电压后，就可以发出一定波长的近红外线。基本的驱动方式有恒定直流电流驱动、脉动直流电流驱动等。(1) 恒定支流电流驱动方式驱动电路及驱动原理如图2-7（a）、（b）所示。（a） （b）图2-7 红外发光二极管的恒定直流电流驱动在图2-7（a）中，U为驱动电压，R为限流电阻，驱动电流IF=（U-UF）/R，式中UF是红外发光二极管的正向压降。由于是直流电流驱动，其驱动电流也就是正向平均工作电流。因此，实际工作电流不要超过器件参数给定的正向工作电流数值。由于是恒定直流电流驱动，红外发光二极管发出的也是光强恒定的红外光，如图2-7（b）所示。这种驱动方式常用于简单红外控制电路。（2） 脉冲直流电流驱动方式驱动电路及驱动原理如图2-8（a）、（b）所示。（a） （b）图2-8 红外发光二极管的脉冲直流电流驱动在图2-8（a）中，驱动电压U为脉冲电压，所以发光二极管的驱动电流也为脉冲电流。红外光的有效传送距离正比于驱动峰值功率，而峰值功率又与所加驱动峰值电流成正比，所以，为了提高红外光的传输距离，应加大驱动峰值电流。红外发光二极管参数中给出的工作电流是指平均工作电流。当用脉冲电流驱动时，其驱动电流的平均值只要不超过参数给出的工作电流即可。因此，可在保持脉冲电流周期T0不变的情况下，减小脉冲电流的上平顶宽度Td来减小平均工作电流，而采用减小限流电阻R的方法，提高峰值电流。这样，就可以在保持平均工作电流不变的情况下，提高峰值工作电流。红外发光二极管直流平均工作电流IF与峰值工作电流Ip之间有下列关系式： （式21）式中，T0/Td为脉冲电流的空度比。可见，空度比较大，允许的峰值电流也越大。例如：红外遥控中常用的小功率红外发光二极管的参数中，IF=100mA，若驱动脉冲电流的空度比T0/Td=25，则峰值电流Ip=100=200mA，达IF的50倍。图2-8（b）用图示法画出脉冲电流驱动的原理，可见，在脉冲驱动电流的驱动下，红外发光二极管发出是同频率的脉冲红外光。2、红外接收系统为了提高红外线的发射效率,常采用脉冲方式发射,图2-9给出了单通道红外遥控开关电路的组成框图2。图2-9 红外接收系统框图2.3.2红外发射电路1、红外发射管简介常用的红外发光二极管（如SE303PH303），其外形和发光二极管LED相似，发出红外光（近红外线约0.93m ），为不可见光。管压降约1.4V ，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常串有限流电阻。红外发光二极管一般是配对使用的，如与红外发射管SE303配对的红外接收管是PH302。发射管的导通电流为30mA 50mA，发射功率为1mW 2.5 mW。接收管的导通电流为5mA 1OmA,发射/接收距离一般为5m左右。 红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离；反射式指发光管和接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管发出的红外光遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外线才工作。本设计采用的是直射式。红外发光二极管是发射电路的主要元器件，其特性功能直接影响整体电路的工作情况。下面对其介绍一下主要参数8：(1) 正向工作电流IF是指管子长期工作室，允许通过的最大平均正向电流。因为电流通过PN结要消耗一定的功而引起管子发热，若管子长期超过IF运行，会因过热而烧坏。因此，使用中管子的最大平均正向工作电流不得超过IF。(2) 光功率P0是指输入到发光二极管的电功率转化为光输出功率的那一部分。光功率越大，发射距离越远。(3) 峰值波长p是指红外发光二极管所发出近红外光中，光强最大值所对应的发光波长。在选用红外接收管时，其受光峰值波长应尽量靠近p。(4) 反向漏电流IR是指管子未被反向击穿时反向电流的大小，希望它越小越好。(5) 响应时间tw由于红外发光二极管PN结电容存在，影响了它的工作频率。现在，红外发光二极管的响应时间一般为10-610-7s，最高工作频率为几十MHz。2、红外发射电路的组成红外发射电路4由555时基芯片和红外发射二极管等组成的，使电路工作在40KHz。电源接通后，Vcc通过电阻R1、R2向电容C充电。当电容上电Vc=2/3Vcc时，阀值输入端6受到触发，内部比较器1翻转，输出电压Vo=0，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容上电压Vc=1/3Vcc，比较器2工作，输出电压Vo变为高电平，5脚不用时可将它与地之间接一个0.01F的电容，以防止干扰电压引入。C放电终止、又重新开始充电，周而复始，形成振荡。其外复位端4也可输入1个控制信号，复位端4为低电平时，电路停振。其振荡周期与充放电的时间有关：充电时间：放电时间：振荡周期：T=tPH+tPL0.7(R1+2R2)C振荡频率：占空系数： 当R2=R1时，占空系数近似为1:1。由上分析可知： (1) 电路的振荡周期T、占空系数D，仅与外接元件R1、R2和C有关，不受电源电压变化的影响。 (2) 改变R1、R2，即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节。 (3) 改变C的值，可单独改变频率，而不影响占空系数。由上面理论可选用元件有电容C，可选1000PF,红外发射的占空比为1:1,通过公式f=1.44/(R1+2R2)C,可计算出R1、R2的阻值为18K，红外发射管选用PH303,其它元件如图2-10所示。图2-10 红外发射电路2.3.3红外接收电路1、MOS集成电路简介芯片CD4069是CMOS六反相器集成电路，CMOS集成电路的优点：(1)工作电源电压。常用的CMOS集成电路工作电压范围为318V（也有715V的，如国产的C000系列），因此使用该种器件时，电源电压灵活方便，甚至未加稳压的电源也可使用；(2)输入阻抗高。CMOS电路的输入端均有保护二极管和串联电阻构成的保护电路，在正常工作范围内，保护二极管均处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄漏电流。通常情况下，等效输入电阻很大108，因此驱动CMOS集成电路时，所消耗的驱动功率几乎可以不计；(3)输出电流。CMOS集成电路的输出电流（指内部各独立功能的输出端）一般是10mA，所以使用时应加推动级输出，但输出端若连接CMOS电路时（即扇出能力），因CMOS电路的输入阻抗高，对于低频工作时，一个输出端可以带动50个以上输入端，实际上几乎不需考虑扇出功能的限制；(4)抗干扰能力强。CMOS电路抗干扰能力是指电路在干扰噪声的作用下，能维持电路原来的逻辑状态并正确进行状态的转换。电路的抗干扰能力通常以噪声容限来表示，即直流电压噪声容限、交流（指脉冲）噪声容限和能量噪声（指输入端积累的噪声能量）三种。直流噪声容限可达电源电压的40以上，所以使用的电源电压越高，抗干扰能力越强。这是工业中使用CMOS逻辑电路时，都采用较高的供电电压的原因。图1-11 CD4069引脚图CD4069是采用双列式塑封装（如图2-11），该IC内含六个独立的反相器,每个反相器均可执行逻辑的反相操作。用它还可构成振荡器、脉冲整形和小信号的电压放大等,本设计采用了多级反相器构成交流信号线性放大器,反馈偏置单反相器的开环电压增益一般在2030倍之间,对于测控用的红外线接收前置放大器,通常要求闭环电压增益为几百到几千倍。因此,在使用反相器进行交流信号前置放大，常须采用多级门电路进行级联放大（如图2-12），以满足给定信号幅值的输出2。图2-12 三级反相交流放大2、锁相环结构简介 锁相环的基本结构如图2-13。图2-13 锁相环的基本结构主要由四部分组成：鉴频鉴相器phase detector、低通滤波器low-pass filter、压控振荡器voltage controlled oscillator、分频器frequency divider。鉴频鉴相器的功能是实现输入时钟与输出时钟的相位比较，当二者的相位达到一致时，表示锁相环达到锁定，否则锁相环没有达到锁定，此时鉴频鉴相器将输出一个控制信号到低通滤波器，经过低通滤波器后到达压控震荡器，使压控震荡器改变输出时钟的频率相位，使之的相位与输出时钟的相位保持一致。 低通滤波器的功能是实现滤波功能，由于由鉴频鉴相器输出的信号包含一定的高频部分，这些高频部分对压控震荡器来说是不需要的，使压控震荡器工作不正常，所以要采用低通滤波器来滤去信号中的高频部分。 压控震荡器的功能是，接收从鉴频鉴相器输出的经滤波的信号，使之控制压控震荡器改变输出时钟的频率和相位。 如果直接将输入信号与输出信号进行相位的比较，由于输出时钟频率高，难于实现。分频器的功能是对输出信号进行分频，将其频率变低，以便与输入信号进行相位，频率的比较。3、LM567的功能描述LM567采用8脚双列直插塑封结构，它的内部组成框图（如图2-14）。图2-14 LM567的内部组成框图主要由正交相位检波器、锁相环和放大器等组成。第1脚对地接一电容C1为正交相位检波器的输出滤波，其电容值应不小于2脚所接电容约两倍，即Cl大于、等于2C2。第2脚对地接电容C2为相位比较器输出的低通滤波器。第2脚所接电容C2对锁相环的捕捉带宽Bw有影响。第3脚为信号输入端，要求输入信号的幅度大于25mV，最佳值为200mV左右。LM567的5、6脚分别外接定时用的阻容元件R、C。R、C决定了锁相环内部压控振荡器的中心频率fo,即fo1/1.1RC，最高工作频率500KHz。当LM567的输入信号的频率落在其内部压控振荡器中心频率fo附近时，逻辑输出端（8脚）将由原高电平变为低电平，输出一个负脉冲。8脚不仅可以实现选频，而且还有负脉冲形成功能，4、8脚最大吸收电流l00mA。由于8脚为集电极开路输出，故实际应用时，其8脚应接一上拉电阻至电源正极Vdd。如果在LM567的2脚（实际上是内部压控振荡器的控制端）加入音频信号，则它将使压控振荡器的5脚输出受2脚信号调制的调频信号。利用这一功能可以实现对信号的频率调制。调频信号的中心频率fo是由5脚、6脚的外接阻容元件确定的。 LM567为通用音调译码器，当输入信号于通带内时提供饱和晶体管对地开关，电路由I与Q检波器构成，由电压控制振荡器驱动振荡器确定译码器中心频率。用外接元件独立设定中心频率带宽和输出延迟。4、光电二极管的介绍光电二极管和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。但是，在电路中不是用它作整流元件，而是通过它把光信号转换成电信号。那么，它是怎样把光信号转换成电信号的呢？大家知道，普通二极管在反向电压作用在处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用在工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度约大，反向电流也约大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。 在实际工作中，有时需要区别是红外发光二极管，还是红外光电二极管(或者是光电三极管)。其方法是：若管子都是透明树脂封装，则可以从管芯安装外来区别。红外发光二极管管芯下有一个浅盘，而光电二极管和光电三极管则没有；若管子尺寸过小或黑色树脂封装的，则可用万用表(置1k挡) 来测量电阻。用手捏住管子(不让管子受光照)，正向电阻为20-40k，而反向电阻大于200k的是红外发光二极管；正反向电阻都接近的是光电三极管；正向电阻在10k左右，反向电阻接近的是光电二极管。红外接收报警电路（如图2-15）原理分析：红外接收管接收到的信号经C1、R2加至六反相器CD4069，经过三个门放大、整形后，送到LM567的输入端，接其在5、6脚之间的元件的定时阻容时间常数应使内部的压控振荡频率fo1/1.1（RW+R4）C40KHz，即与发射的红外脉冲的调制频率相一致，这样，在输入信号电压大于25mV的情况下，LM567便可靠解码，在输出端出现低跳变电平信号。红外接收管用TLP104，红外前置放大与选频用集成芯片CD4069、LM567，C3一般选用0.01UF,通过公式fo1/1.1RC可计算5脚与6脚之间的电阻为2.5K左右,所以选用一个2.2K的电阻与一个1K的变阻器,这个调节起来比较好调,R3 的阻值一般选用1M到10M,别的元件无特殊要求。图2-15 红外接收电路第3章 延时与执行电路3.1延时电路3.1.1继电器简介继电器是一种用电流控制的开关装置，是各种自动控制电路中必不可少的执行器件。电磁继电器是一种常见的继电器，其中4098型超小型继电器使用最为广泛。图3-1是这种继电器的结构示意图。图3-1 4098型继电器继电器的工作原理是当继电器线圈通电后，线圈中的铁芯产生强大的电磁力，吸动衔铁带动簧片，使触点1、2断开，1、3接通。当线圈断电后，弹簧使簧片复位，使触点1、2接通，1、3断开。我们只要把需要控制的电路接在触点1、2间（1、2称为常闭触点）或触点1、3间（称为常开触点），就可以利用继电器达到某种控制的目的。4098型继电器线圈的工作电压有3伏、6伏、9伏、12伏等多种规格。吸合时线圈中通过的电流约为50毫安左右，触点间允许通过的电流可达1安培（250伏）。继电器的检测(1)可用万用表欧姆档R100档测量继电器线圈的电阻。4098（6V）继电器线圈的电阻约为100欧姆左右。如电阻无限大，说明线圈已断路，若电阻为零，则说明线圈短路，均不可使用。(2)将线圈引脚4、5两端加上直流电压。逐渐升高电压，当听到“塔”的一声，衔铁吸合时电压值为继电器吸合电压。此电压值应小于工作电压值。继电器吸合后，再逐渐降低电压，再听到“咯”的一声释放衔铁时，衔铁复位；一般释放电压应为吸合电压的13左右，否则继电器工作将不可靠。3.1.2电路原理延时电路13主要也是由555集成芯片和外围元件构成如图3-2，当A点无信号输入时，电容C1通过电阻R1充电，使A点为高电平，三极管的基极就得到电压，使三极管进入饱和工作状态，芯片2脚立刻变为低电平，3脚的输出脚为高电平，继电器动作；当A点输入的信号为低电平时，三极管为截止状态，芯片2脚就为高电平，3 脚就变为低电平，继电器不动作，电路不执行报警；当A输入为高电平时，通过电阻R2使三极管进入饱和状态，2脚变为低电平，3脚也立即翻转，变为高电平，继电器得电吸合，同时电容C2上的电压通过电阻R4进行充电，充电的时间长短是由C2、R4决定的：T1=1.1R4*C2，本电路设定3分钟左右，当C2上的电压至2/3VCC时，定时时间结束，3脚转为低电平，继电器失电断开。继电器上并联的二极管起保护作用，防止继电器断电释放时，由于自感产生高电压损坏芯片。 SB是个复位开关，在电路执行报警时，按一下SB电路就停止报警。图3-2 延时电路3.2报警执行电路电子制作中经常用到音乐集成电路和语言集成电路，一般称为语言片和音乐片。它们一般都是软包封，即芯片直接用黑胶封装在一小块电路板上。语音IC一般还需要少量外围元件才能工作，它们可直接焊到这块电路板上。语音IC应用电路很简单，但是它确确实实是一片含有成千上万个晶体管芯的集成电路。其内部含有振荡器、节拍器、音色发生器、ROM、地址计算器和控制输出电路等。音乐片内可存储一首或多首世界名曲，价格很便宜，几角钱一片。不同的语言片内存储了各种动物的叫声，简短语言等，价格要比音乐片贵些。语音电路尽管品种不少，但不能根据用户随时的要求发出声音， 因为商品化的语音产品采用掩膜工艺，发声的语音是做死的，使成本得到了控制。一般语音集成电路的生产厂家都可以特别定制语音的内容，但因为要掩模，要求数量千片以上。近年来出现的OTP语音电路解决了这一问题。OTP就是一次性可编程的意思，就是厂家生产出来的芯片，里面是空的，内容由用户写入，一旦固化好，再也不能擦除，信息也就不会丢失。KD9561是一种四模拟声集成芯片，只要接入几个简单的外围元件就可以实现报警功能，芯片的引脚功能如表3-1及外形三种不同的封装如图3-3。表3-1 CD9561芯片选声表模拟声种类选声端SEL1选声端SEL2机枪声空VDD警车声空空救护车声VSS空消防车声VDD空图3-3 KD9561外形封装图 本设计选用了消防声，接法如图3-4所示,在SEL1与VSS之间接了一个10UF电解电容是为了使电路更稳定，在OSC1与OSC2之间接了一个240K的电阻，这个电阻的选用不能太小，不然会使发出来的声音会失真，扬声器选用8欧姆0.5W，不能太小，否则扬声器会烧掉。图3-4 执行电路图第4章 电路调试4.1报警电路调试4.1.1红外调试部分红外发射电路（如图4-1）接好后，先用万用表的电压档（10V）测555芯片3脚是否为高电平，即红外的发射管两脚之间的电压有没有大于1.2V，如果都没有，就要检查芯片的各个脚是否接对了，特别不能忘记了4、8脚，2、6脚之间的连接。因为电路设计发出的占空比是1：1脉冲信号，所以6、7脚与7、8脚之间的电阻相等且为18K，5脚不用时接一个电容，为了抗干扰。如果用示波器观察发射管两端的信号如图4-2所示，电路就正常了。芯片的各脚电压如表4-1(a)(b)。图4-1 红外发射电路图4-2 发射信号表4-1(a) 未报警时555各脚电压管脚12345678电压(V)02.22.04.22.82.21.64.2表4-1(b) 报警时555各脚电压管脚12345678电压(V)01.91.53.82.51.91.93.8红外接收电路如图4-3，用万用表测红外接收管两脚的电压，用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“”极，在光照下，其电压与光照强度成比例，一般可达0.20.4V。用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“”极，在白炽灯下(不能用日光灯)，随着光照增强，其电流增加是好的，短路电流可达数十至数百A。接收到的电压要比没有收到的电压值大，再用示波器观察接收管两端的波形 (如图4-4)，那就说明红外已经接收到；用同样的方法，再测CD4069的6脚看是否有变化，下面再测LM567的8脚输出脚，是高电平还是低电平，接收到红外时应该是低电平，接收不到的是高电平，如果测出的是高电平，那就调节LM567的5、6脚之间的电阻，当调到输出脚为低电平的时候，就说明芯片已经能解调了。芯片的各脚电压如表4-2(a)(b)(c)(d)。图4-3 红外接收电路图4-4 接收管两端波形表4-2(a) 未报警时CD4069各脚电压管脚1234567891011121314电压(V)0.52.42.51.81.82.503.0004.24.204.2表4-2(b) 报警时CD4069各脚电压管脚1234567891011121314电压(V)0.62.22.21.61.62.202.801.10.50.52.83.8表4-2(c) 未报警时LM567各脚电压管脚12345678电压(V)3.22.81.04.22.02.000表4-2(d) 报警时LM567各脚电压管脚12345678电压(V)3.02.81.03.82.82.802.84.1.2光控及倾斜电路调试光控及倾斜电路如图4-5，当RL无光照射时，呈高电阻状态，RL与RP的分压点即555时基集成芯片的4脚电位较低，电压应该小于0.4V，如果不是，有可能RP电阻的脚接错了，此时，555时基集成芯片被强行制复位，电路不能振荡。若光线照射到光敏电阻RL上时，RL受光激发，电阻阻值迅速下降，4脚分压点电位升高，当大于0.4V时（少数时基电路为大于1V），强制复位被解除，电路立即产生振荡。芯片的各脚电压如表4-3(a)(b)。图4-5 光控及倾斜电路表4-3(a) 未报警时555各脚电压管脚12345678电压(V)00002.8004.2表4-3(b) 报警时555各脚电压管脚12345678电压(V)02.22.40.52.42.21.83.84.2延时以及执行电路的调试4.2.1延时电路的调试延时电路如图4-6，当无信号输入的时候555芯片的2脚应该为高电平，如果不是，那就有可能是三极管坏了，检测电容C2是否充放电正常，也就是电路延时是否正常，如果电容严重有漏电现象，电路就会工作不正常；当3脚输出为高电平，但继电器还没有动作，就要检查一下，继电器是不是被卡住了，新买的有可能会出现这样的问题。如是定时的时间不正确，那就要检查一下555芯片7、8脚之间的电阻和2、7脚之间的电容是否选用正确。芯片的各脚电压如表4-4(a)(b)。图4-6 延时电路表4-4(a) 未报警时555各脚电压管脚12345678电压(V)04.004.22.8004.2表4-4(b) 报警时555各脚电压管脚12345678电压(V)00.42.43.82.40.40.43.84.2.2执行电路的调试执行电路（如图4-7）只要按照电路图接好，不会有什么问题，如果只是接一个执行电路，SEL1与VSS之间的电容就不需要接，本设计如果不接这个电容，前面电路中的继电器就会“嗒嗒嗒”的响；扬声器不能选择太小，不然会烧掉，要选用0.5W左右。如果发现发出的声音是失真的，那就是OSC1与OSC2之间选用的电阻不合适。图4-7 执行电路结束语 本设计基本能完成红外报警、光控报警、触摸报警与倾斜报警。并能实现报警三分钟后自动停止，也能手动停止。后续工作建议：在报警功能上，可以在电路上用上热红外技术，它比近红外探测的距离更远，工作更稳定，也可以在电路中再加上声控报警；在报警执行电路上，可与固定电话机结合起来，当有人进入到报警范围之内，电话机就自动拨打已设定好的号码，比如110或是自己手机号码。参考文献1刘修文主编.实用电子电路设计制作300例M.北京:中国电力出版社，2005.2陈永甫主编.红外线探测与控制电路M.北京:人民邮电出版社，2004.3张庆双主编.报警器、警示器应用电路集粹M.北京:机械工业出版社，2005.4陈友卿编著.实用555时基电路300例M.北京:中国电力出版社，2005.5刘立琼.红外技术在报警领域的应用J.中国保安，2005，(15)：28-29.6王晓燕,李北明,郭黎利.一种新型防盗报警器J.应用科技，2002，29(2)：7-9.7彭飞，欧阳星明.无线智能报警的设计J.电子设计应用，2004，(2)：84-86.8毛兴武.被动红外控制器J.电子世界，2003，(4): 44-45.9胡学红.简易保险丝熔断声光报警器J.家庭电子，1998，(5): 14-14.11陈有卿.家用地震声光报警器J.家庭电子，1995，(9)：15-15.12沈长永.主动红外报警器J.红外与激光工程，1991，(5)：40-43.13李良荣.一种实用报警器的设计J.贵州大学学报(自然科学版)，1999，16(1)：71-73.14Gupta S C.On optimum digital phase locked loopsJ.IEEE Trans，Commun. Technol. Apr，1986，COM-16：340-345.15Terng-yin hsu， bai-jue shieh， chen-yi lee. An All-Digital Phase-Locked Loop(ADPLL)-Based Clock Recovery CircuitJ.IEEE Journal of solid-state circurrs，1999，34(8)：1063-1073.附 录附一 多功能防盗报警电路图附二 电路元件清单电阻阻值数目470175011K12K12.2K15.1K110K218K220K1100K2240K11M21K 可变16.8K 可变110K 微调1电容容量数目1000P10.01UF60.022UF10.1UF11UF 电解2 10UF 电解1 100UF 电解1 芯片类型数目NE5553CD40691LM5671KD-95611三极管 9013