家庭安防毕业设计

家庭安防毕业设计内容摘要：

人交流电源后，当 V2 为正半周时， V2 通过 D D3 向电容器 C 充电； V2 为负半周时，经 D2 、 D4 向电容器 C 充电，充电时间常数为 () 其中 Rint 包括变压器副绕组的直流电阻和二极管 D 的正向电阻。 由于 Rint 一般很小，电容器很快就充电到交流电压 V2 的最大值 ，极性如图 2 .10所示。 由于电容器无放电回路，故输出电压 (即电容器 C 两端的电压 Vc)保持在 ，输出为一个恒定的直流，如图 中 Wt0(即纵坐标左边 ) 部分所示。 接人负载 RL (开关 S 合上 ) 的情况：设变压器副边电压 V2从 0 开始上升 (即正半周开始 ) 时接人负载 RL，由于电容 器在负载未接人前充了电，故刚接入负载时 V2Vc ，二极管受反向电压作用而截止，电容器 C 经 RL 放电，放电的时间常数为 ， 因 一般较大，故电容 两端的电压 Vc 按指数规律慢慢下降。 其输出电压 VL = Vc ，如图 的 ab 段所示。 与此同时，交流电压 V2 按正弦规律上升。 当 V2Vc 时，二极管 D1 、 D3 受正向电压作用而导通，此时 V2 经二极管 D1 、 D3 一 方面向负载 RL 提供电流，另一方面向电容器 C 充电 ， Vc 将如图 中的 bc段，图中 bc 段上的阴影部分为电路中的电流在整流电路内阻 Rint 上产生的压降。 Vc 随着交流电压 V2 升高到接近最大值。 然后， V2 又按正弦规律下降。 当 V2 Vc 时， 二极管受反向电压作用而截止，电容器 C 又经 RL 放电， Vc 波形如图 中的 cd 段。 电容器 C 如此周而复始地进行充放电，负载上便得到如图 所示的一个近似锯齿波的电压 VL=Vc，使负载电压的波动大为减小。 由以上分析可知，电容滤波电路有如下特点： (1) 二极管的导电角 ，流过二极管的瞬时电流很大，如图 所示。 电流的有效值和平均值的关系与波形有关，在平均值相同的情况下，波形越尖，有效值越大。 在纯电阻负载时，变压器副边电流的有效值 I2= IL，而有电容滤波时 ,I2 = ( ～ 2 ) IL。 (2) 负载平均电压 VL 升高，纹波 (交流成分 )减小，且 RLC越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。 为了得 到平滑的负载电压，一般取 () 14 T 为电源交流电压的周期。 (3) 负载直流电压随负载电流增加而减小。 VL 随 IL 的变化关系称为输出特性或外特性，如图 所示。 C 值一定， 当 即空载时 () 当 C＝ 0，即无电容时 在整流电路的内阻不太大 (几欧 )和放电时间常数满足的关系时，电容滤波电路的负载电压 VL 与 V2 的关系约为 () 图 桥式整流电路的输出特性 总之，电容滤波电路简单，负载直流电压 VL 较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。 滤波电路 的选择 因为电容 滤波电路多用于小功率电源 ，故本次设计采用电容滤 波电路。 因为 RL=VL/IL=30V/1A=30Ω ， T=50HZ,由公式 ()知， 根据公式算出得 , C17=1334uf，本次设计取 2200uf，达到更好的滤波效果。 稳压电路 12Volts+21A2A1C 1 80 .3 3 uVI1VO3GND2U57 8 2 4C 2 01 0 uC 1 91 0 0 uD11 N40 0 2A2A1Volts+15 图 稳压电路图 上图 7824作为输出电压 V0固定的典型电路图，正常工作时，输入 /输出电压差为 23V。 本次设计选择压差为 3V。 输入电压为经整流滤波后的+27V，输出为 +24V。 电路中靠近引脚处接入电容 C18 和 C20 用来实现频率补偿 ,防止稳压器产生调频自激振荡和抵制电路引入的高频干扰 , C18 一般取 到，本次设计取。 C19是电解电容 ,以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰 . 一般取 uF 到 1 uF 之间 ,本次设计取 uF。 D1是保护二极管 ,当输入端适中时，给输出电容器 C19 一个放电通路，防止 C19 两端电压作用于调整管的 be 结，造成调整管 be 结击穿而损坏。 本次设计取 1N4002型号。 因为其最大反向电压为 100V，允许最大电流为 1A，符合本次设计要求。 本次作为例子详细介绍的 +24V 直流稳压电源到这里就结束了 ,其他电源的设计原理和 +24V直流稳压电源设计的原理基本相同 ,在这里就不多做说明了，具体原理图及各器件的选择和参数见附录 2。 硬件原理仿真总体图及结果显示 硬件原理仿真总体图 本次设计的直流稳压电源 Proteus 硬件原理仿真图 所示如下： 238542121215426767545 891010913143121114133 38 52C20 .3 3 uVI1VO3GND2U27 8 1 2T R 3T RA N 2 P 2 SC 1 80 .3 3 uA C 3310vD 1 31 0 T Q 0 4 5D 1 11 0 T Q 0 4 5D 1 21 0 T Q 0 4 5D 1 41 0 T Q 0 4 5VI1VO3GND2U57 8 2 4R 3 060R 3 13 0 0R 3 21 0 0R 3 32 0 0C40 .1 uV o lt s+ 2 4 . 0C 2 00 .1 uV o lt s+ 1 2 . 0C50 .3 3 uC70 .1 uVI1VO3GND2U17 8 1 5V o lt s+ 1 5 . 0C 1 72 2 0 0 uC 1 91 0 0 uC31 0 0 uC61 0 0 uC80 .3 3 uC 1 00 .1 uC91 0 0 uC 1 10 .3 3 uVI1VO3GND2U37 8 0 5VI2VO3GND1U47 9 0 5C 1 21 0 0 uV o lt s+ 5 . 0 0C 2 21 0 0 uVI2VO3GND1U67 9 1 2C 2 30 .1 uC 2 10 .3 3 uC 1 30 .1 uV o lt s 1 2 . 0D11 N40 0 2D21 N40 0 2D31 N40 0 2D41 N40 0 2D51 N40 0 2D61 N40 0 216 图 电源硬件原理仿真总体图 硬件原理总体图仿真结果显示 仿真结果显示图如下图 所示： 图 仿真结果显示图 12 54 67 1091413V o lt s+ 24 . 0V o lt s+ 12 . 0V o lt s+ 15 . 0V o lt s+ 5. 0 0V o lt s 12 . 017 3 紧急按钮报警设计 总体说明 紧急报警按钮介绍 在住宅中，难免会发生一些紧急突发事件，譬如家中遇到盗贼入室行凶抢劫，家中老人遇到紧急病情而无他人在旁时，它们需要在第一时间获得救助等情况，我们只需在家中主要位置安装紧急呼叫按钮，当住户需要求助时只须按下紧急呼救按钮，感应器控制器获取信号后启动报警动作，通过电话网络将语音信号传至小区管理中心或当地派出所，值班人员接到报警后，立即派人赶赴现场处理，使住户得 到及时的救助。 由于时间和资源的限制，我们本次设计报警系统由简单的声光报警代替。 本次紧急报警按钮设计任务 本次设计要求设计八个不同的紧急按钮，八个紧急报警按钮表示不同的意义，并标为数字序号 1到 8以区分其不同的意义。 通过编写程序 ,要求按钮按下去，就会产生相应的声光报警，八个按钮分别对应八个发光二极管。 不仅如此，还要求编写程序别两个数码管分别显示被按下按钮的序号和报警声响的次数。 报警声音编写为救护车报警声音。 设置每次报警声响三次，中断响应结束，所有显示也随之结束。 器件说明 本次紧急按钮设计所用 主要器件有 8 线 3 线优先编码器 74HC148， AT89C51单片机， LED 数码显示管，由于编码器比较常用，在这里就不作介绍。 单片机介绍 单片机是指一个集成在一块 芯片 上的完整计算机 系统。 尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个 完整计算机所需要的大部分部件： CPU、18 内存 、内部和外部 总线 系统，目前大部分还会具有外存。 同时集成诸如通讯接口、定时器 ，实时时钟等外围设备。 而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 早期的单片机都是 8 位或 4 位的。 其中最成功的是 INTEL 的 8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。 此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列单片机系统。 基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。 随着工业控制领域要求的提高，开始出现了 16 位单片机，但因为性价比不理想 并未得到很广泛的应用。 90 年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。 随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用， 32位单片机迅速取代 16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。 目前，高端的 32 位单片机主频已经超过 300MHz，性能直追 90 年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至 1 美元，最高端的型号也只有 10美元。 AT89C51 简介 图 AT89C51 引脚图 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100次。 该器件采用 ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一种高效微控制器， AT89C2051 是它的一种精简版本。 AT89C 单片机为很多嵌入 式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 外形及引脚排列如 上 图 示 19 主要特性： 与 MCS51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 1288 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16位定时器 /计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0口为一个 8 位漏级开路双向 I/O口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1。