河南机电高等专科学校
电子技术课程设计报告
设计课题：家用震动报警器
题目：家用震动报警器
一、设计目的
培养学生在电子设计方面的兴趣，初步了解与掌握电路设计流程。简单的分析各部件的功能与应用，尝试与学习画电路图，并能对其在电路中的作用进行分析。另外还要掌握电路原理和分析电路设计流程，每个电路的设计都要有完整的设计流程。这样才能在分析电路是有良好的思路，便于查找出错的原因。初步了解学科科研的基本方法和技能，在教师的指导下独立进行查阅资料，调查研究，分析综合，推理论证和实验表达。训练和提高逻辑思维能力，写作能力,设计，实验，计算，绘图等能力。
二、设计要求
设计的振动报警器可以检测到门窗的振动，而可以发出警报声。但当振动停止时，报警也会停止。去除轻微振动的干扰。
对单片机的了解，系统硬件电路的设计，电源模块的设计，控制模块与复位电路，传感器检测模块设计，报警模块设计，检测及执行程序优化设计。
三、方案设计
具体实现可以将总体电路分为电源模块、控制模块（包括单片机和时钟电路）、复位电路模块、传感器检测模块和报警模块等五个模块组成。系统电路总体框图如图4所式。
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其中电源模块给各模块电路提供+5V直流电压，以便电路正常工作；复位电路给单片机提供复位电平，可使参数复原，重新运行。时钟电路给单片机提供频率，单片机检测传感器检测模块发送来的信号，并根据其改动而进行相应的处理活动，即控制报警的启动与停止。
设计的方案有以下三种：
方案一：采用压电式陶瓷片作为传感器，用来检测盗情。电路部分则使用分立的元器件。电路由检测放大电路、检波放大器、延时放大电路和报警电路组成。方案一电路原理图如图1所示。
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图1
其中，压电陶瓷片BC，电容器C1、C2，电阻器R1，晶体三极管Q1构成了检测放大电路；晶体三极管Q2、Q3，二极管D1，电阻器R3~R8，电容器C3、C4组成了检波放大器；晶体三极管Q4、Q5，电阻器R9~R11，电容器C6构成了延时放大电路；而电阻器R12，晶体三极管Q6，二极管D2，继电器K1和报警器LS1则构成了报警电路。
当BC没有检测到振动，会一直没有电信号输出，从而Q4~Q6是处于截止状态的，K1处于放开状态，蜂鸣器无法报警。当BC检测到振动之后，会输出电信号，经Q1及Q2、Q3、D1检波放大后使Q4导通。同时Q5和Q6导通，继电器K1吸下触头，使开关接通，从而蜂鸣器可以报警。
当Q4导通时，C6会处于充电状态，当之后振动停止时，C6处于放电状态，还会继续给Q5电流使其导通，从而蜂鸣器会持续报警，在振动停止一段时间后才会结束。
方案二：使用振动传感器来检测门窗的振动，并使用单片机来接受传感器传递来的信号，并根据信号来控制报警电路。方案二原理框图如图2所示。
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用程序使单片机时刻检测传感器传来的信号，并根据此信号来控制报警电路是否报警。
在设计中由于单片机技术和传感器技术已经成熟，且使用单片机可以实现的功能更多，因此，在此次设计中选用方案二。
四、设计原理和电路图如下
(1)电源模块的设计
电源模块用以给电路提供+5V直流电压，由于家用电为220V50Hz的交流电，因此可以采用三端稳压电路来产生。本次设计中7805系列稳压芯片稳配上电容，二极管、变压器等器件构成单路固定稳压电路，220V50Hz家用交流电通过变压器后变为低压交流电，再通过稳压芯片后即可以产生+5V直流电压[7]。之后便可以给整个系统供电。单路固定稳压电路原理图如图5所示。
本电路实用性强、用途广泛，主要用于对电源电压稳定度要求较高、而对电源变换效率变化不高的低成本应用场合。
(2)控制模块与复位电路
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(3)时钟电路
以MCS-51单片机为例，该单片机内部有一个高增益反向放大器，用于构成时钟振荡电路，XTAL1引脚为该放大器的输入端，XTAL2为该放大器的输出端。单片机的时钟电路主要有内部时钟方式和外部时钟方式两种。各个方式的说明如下。
《1》 内部时钟方式。其时钟电路图如图6(a)所示，利用MCS-51内部的高增益反向放
大器，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路便产生自激振荡。通常采用的是石英晶振和电容所构成的电路，电容一般取30pF。 《2》 外部时钟方式。外部始终方式常用于多机系统，以便于各个单片机能够同步工作。
两种单片机的时钟电路原理图分别如图6(b)和图6(c)所示。
（4）复位电路
本设计中采用了手动电平复位电路，因为它将上电复位电路也包括在其中，不会垂涎加电后CPU从一个随机的状态开始工作而造成的不能正常运行，也满足了设计任务中的要求。单片机复位电路原理图如图9所示
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（5）传感器检测模块设计
由于传感器Z04B的输出电流比较小（当模块电压大于3V时输出电流为>0.5mA），在此次设计中，采用用传感器输出来驱动三极管的方法来加大电路。传感器检测模块电路原理图如图11所示。
（6） 报警模块设计
报警模块电路原理图如图12所示。
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设计的系统总体电路图如图13所示。
五、元件清单
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六、设计总结
在此次电路设计时发现了许多问题，对电路图设计很模糊，通过查阅资料并和同学交流之后依然不是太理解。对单片机了解不多.
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七、参考文献
[1] 全新实用电路集萃丛书编辑委员会.报警器、警示器应用电路集萃[M].北京:机械工业出版社,2005
[2] 欧伟明,何静,凌云,等.单片机原理与应用系统设计[M].北京:电子工业出版 社,2009
[3] 胡健.单片机原理与接口技术[M].北京:机械工业出版社,2004 [4] 徐福成.常用振动传感器及其典型应用电路[J].电子制作,2008(10):13-14
[5] 张静.微型片振动模块XDZ-01[J].现代通信，1997(6):26
[6] 张华林,周小芳.电子设计竞赛实训教程[M].北京:北京航天航空大学出版 社,2007
[7] 郭天翔.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M]. 北京:电子工业出版社,2009
[8]马忠梅,籍顺心,张凯,等.单片机的C语言应用程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007
[9]朱蓉,郑建华.基于MCS-51单片机定时精确的研究[J].数控技术,
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附录1 总体电路
b]cngPYagLDdEDALT[0feS1YSRDbcfgeadC2367514BEEEEEEDDDDDD23IO4IOIO6IO8IO9IODDDDDDDDDDDDEEEEEDDDDD01IO5IO7IO11IO1IODDDDDDDDD12C1CQNPPV141QNPP131QNPP2911ES11RRQNPP15PN2QN81ESRR抢答222274561ES1ES1ES1ESRRRRRRRR211ESRRPN2N12ESRR2PN12QNQND4ESGRR142PNQND5ESNGRR3QNDGNDG1PNN22ES22R3ES87ES6ESRRRRRRR02191340031214UdQQQQc5NE80123012D3NGB61CRCVRRRSSSS复位P-7WSS37154624211113B1ES复位PRR-26W2SS1ESRRBP-25W1SS1ESRRBP-24W0SS1ESRRBP-23WSS9ESRR到定时时间troP244ESRRED2611IO4VTAPODDCCRP2C32APC2ESCCV21AP44ESCCRRRR77U产生26726555855U5ISISRDIGRIG3RHDRHAPCC4RTT4RTT8CCV脉冲5延迟52_TNDNDt1G8GENZQDloNVGCCCVtQDlo1NVGCONPE2D182ES?OM1IORRAC3H3DD1R抢答ZEZ?UUB10543C1PNCQNND32VG11EEDD325B711IOIOB1130DDDD40UU44D1140U4664254ES151声音RR021942ESBRR3P704CAC373307UU4232ESRR123128711155gf722b]3301cen61g9PYadg5DdED21049Lc4214[feb331314168468a241U6?A*1511511061111061111EEDD4311IOIO54NDDDDDG852PUPD2CC2ESRREgLf7GNDG612CCVb]ce641F91n1LPg0116PNPYag5591ED67DdEDd4DQN1CLc1263-O48[feb301C5B4122-Oa211BA731-OD5RNMG49120?2A0-OU3P*121ACCTI312VLB2PU0DU1P11CCTT0P51TT复位ESRR634DD1SPSPEE DD1W2W7932SSSS11IOIO11DDDD复位NDGA121140U4CCV417NDGCCDVNGP3C98C1140U42104ES1RR19PN2QN0S4ERRNDG- 11 - ED11 02IO声音DDA
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