基于555门窗防盗警器的设计与实现.docxVIP

实验报告 实验题目：实验一 基于555门窗防盗报警器的设计与实现 姓名： 学号： 指导老师： 地点与时间：2012.4.20 科研楼A座304 2012.4.27 科研楼A座304 【摘要】： 本文依据题目要求，设计了一个基于555门窗防盗报警器，并进行了焊接与测试。该报警器由二极管与三极管进行搭建，仅核心元件使用555，设计简便。测试结果表明，LED灯可亮，并基本实现报警功能，但时间T与理论值有偏差。通过测量555管脚的波形，可以对其有一个定性与定量的认识。 一、任务要求 1.1实验目的 （1）理解并掌握基于二极管的与门，或门构造。 （2）理解并掌握基于三极管的反相器构造。 （3）理解并掌握555电路的单稳电路。 1.2实验任务 （1）设计一个门窗报警器，其中有三个窗两个门，要求窗或门被打开时抱紧且可以分辨出是窗被打开还是门被打开。 （2）在电路板上焊好该报警器，并进行调试使其可以正常工作。 （3）加载输入开关信号，用万用表测量门、窗三极管T的集电极输出电压；用示波器测量555器件的2脚、6脚、3脚的输入输出波形。 1.3实验要求 （1）搭建基于555的报警电路并能够分析各模块功能。 （2）实现硬件焊接、并进行参数测量，能够基于硬件分析信号，最终实现门窗开动报警功能。 （3）记录设计数据、撰写实验报告。 二、实验方案及原理 2.1设计方案 → 2.2原理图及概述 1、总原理图 图1.报警电路总电路 2、门窗感应触发电路 首先给出其逻辑门电路。因为题目并没有要求可以分辨出是哪一扇门或窗被打开，则可以用或门来连接并列的门或窗。 图2.门窗感应逻辑门电路 最简单的，可以用二极管来构造或门电路。一个两输入的电路可以这样构造： 图3.或门电路 之后需要用三极管来构造一个非门，则可以这样构造： 图4.二极管构建的或门电路 那么此部分总的电路图为： 图5.门窗感应总电路 3、555单稳振荡电路 在知道555各管脚功能的情况下，我们可以做如图下连接，使得其给出触发的电压。因为使用Rw滑动变阻器，在知道其电阻范围的时候需要算出合适的占空比，并选择不同的R和C使得亮灯时间的长度合适。具体计算与器件的选择将在之后讨论。 图6.555部分搭建 4、报警电路 利用二极管构造一个与门电路，使得任意一个开关被打开的情况下，该LED灯都会亮，一段时间后熄灭。 图7.LED报警电路 5、理论计算与分析 A、提供的器材： 555集成电路及 8脚座子各2个 20K电位器2个 3k电阻8个 20K电阻2个 二极管9个，三极管2个 103电容4个，105电容2个 航空飞线 若干 万能焊接板1块 LED灯2个 开关5个 B、计算占空比 已知所给电位器为203，需要求得与之对应的电阻和电容；因为有公式： T=1.1C(R+Rw) 则易得时间T最大约为0.44s，符合电路的要求。 三、硬件电路装配与测量 3.1实物图 图8.焊接实物图 第一根向外接的线接5V电压，第二根接地，这两根都是第一个窗电路的外接线；而第二个门电路的5V线与第一个电路相连，则这个电路只有一根输入线，第三根接地。 3.2 测量电压 1、加载5V电压，输入开关信号，用万用表测量门、窗三极管T的集电极输出电压，测得输出电压为5V，之后变为0V。 2、用示波器测量555器件的2脚、6脚、3脚的输入输出波形。 因为有两个电路，故取第一个窗电路为例进行测量。 图9.窗电路实物图 则可得输出波形为： 图10.555的3脚波形图 图11.6脚波形图 图12.2脚波形图 3、测量LED灯的管脚，则波形为： 由于灯闪烁时间过快，无法及时抓拍，故改为测量其波形图。 图13.LED管脚波形图 由图像可得，实际的T约1s，为与计算出的最大的T有偏差，这是因为电位器在调节的过程中没有调到最大值和其他因素所致。 四、结束语 1、故障分析 A、在刚开始调试的时候，门电路LED灯不亮，在保证布线正确的情况下，先检查是否所有点都已经焊好。 发现问题为地线没有焊好，继续焊接。 B、第一次窗电路灯一直亮，发现焊接无问题，使用万用表进行检查，发现跳线不稳，并接好；依然不熄灭，使用小螺丝刀调节电位器。 C、第一次亮灯后，第二次接上一直不亮，分析原因为放电时间过长，因为此时不宜再调整电阻值，则进行人工放电。 2、总结 通过此次实验，加深了对基于二极管的与门，或门构造的理解并学习了555电路的单稳电路。同时也增强了动手能力与分析解决问题的能力。