一、设计任务与要求
1）设计一个简单的触摸式防盗报警器，以起到触摸防盗报警的功能。
2）该防盗报警器，适用于仓库、住宅等地的防盗报警。
3) 防盗路数可根据需要任意设定。
4) 一旦小偷触摸报警器，该报警器通过扬声器发出报警声响。
1.1总体方案设计
题目要求设计一个触摸式防盗报警系统，整个系统可以划分为几个模块。首先为电源模块，考虑到我所使用的芯片电压为4.5伏，所以可采用先通过桥堆整流，然后滤波，选用比较常用的电源稳压芯片7805便可以得到实验所需要的4.5v电压。其次为单稳态触发模块，用来控制 输出的电压，以驱动报警集成电路。最后为三声模拟声报警集成电路，可直接驱动扬声器发声。可产生三种不同的模拟报警声响，是制作各种报警器的良好声源。模块框图如图2.1所示。 图2.1
1.2.1电路原理：
触摸式防盗报警器的电路见图2-1。A1中与非门I和Ⅱ组成了单稳态触发器，A2与R2、B组成了模拟音响发生器。平时，与非门Ⅱ输出高电平，经与非门Ⅲ接成的反相器后变为低电平，所以A2无电不工作，整机静态电流仅几个μA。当人体碰到触摸电极M监测换热器时，人体从周围空间感应到的杂波信号经VD整流在与非门I的一个输入端a获得负脉冲信号，使单稳态电路翻转进入暂态，与非门Ⅱ的输出端突变为低电平，经与非门皿反相后输出高电平，使A2得电工作，B即发出“伍一呜一”警报声。当暂态时间一过，单稳态电路恢复稳态，A2就停止工作，警报声消失。
本电路的暂态时间由RICI时间常数决定，约20s左右。即每触摸一次M，B发警报声20s左右；再次触碰，再次发声。如要延长暂态（报警）时间，可加大R1或C1；反之应减小R1或C1数值。
1.2.2触摸式防盗报警器电路原理图如下
图2.2 触摸式防盗报警器电路原理图
1.2.3电路说明
此触摸报警器，具有电路简单、制作容易，性能稳定、可靠等特点。
1.2.4总体方案分析：自动排污阀
本设计利用与非门和KD9561四声模拟声电路设计并制作触摸式防盗报警装置。
本设计将研究组成触摸式报警器的整个电路的性质和基本概况，学习单元电路的在整体电路中的作用及其基本原理。对此次设计做出概括分析，并进行改进处理，利用电路图绘制软件，重新绘制电路图，设计出PCB电路板，并通过书籍教材及网络信息查相关资料。根据触摸式防盗报警器电路的工作原理，以及其组成部分和各部分单元电路的工作原理。单元电路包括电源电路、单稳态触发电路、音响输出电路。对该报警器使用的元器件的内部构造和使用进行了分析。对各元器件在电路中的作用进行分析研究。同时在各个单元学习之后，进行了电路的绘制，本设计使用了Protel 99SE软件设计电路板，进行PCB板的结构布局，元器件安置和正确布线。通过此次设计制作，了解触摸式防盗报警器的制作过程。
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1.3 各模块方案选择与论证
（1）电源电路的方案论证与选择
电源模块主要用于实现对各模块供电的功能.对于电源模块的选择有以下三种方案:
方案一:采用1.5V常用电池串接而成.这种方法简单易懂,但是精确度不够,稳定度也不高,当电池里面的电用光之后,便不在具有供电功能.
方案二:采用直接购买电源的方法.在市场上可以直接买到相应的电源,但是考虑到经济上的原因,显然这并不合适.
方案三:采用自制整流电路.这种方法简单可行,可以得到精确的电压值,而且稳定度高,可以长期使用.正好可以让自己所学的知识在实践中得到很好的运用.其方框图如图2.3所示:
图2.3
方案选择：根据以上论述,考虑到经济、实用等方面因素,在本设计中选择方案三，并熟悉变压器与整流电源的知识及原理。
（2）单稳态触发模块的方案论证与选择
方案一:由555定时器组成单稳态触发模块(如图2.4)，单稳态触发器正常工作时，若未加输入负脉冲，即Vi保持高电平，则单稳态触发器的输出Vo一定是低电平。
方案二:由两个与非门或者或非门组成单稳态触发模块(如图2.5)，这种单稳态触发器在电路中广泛地用于对脉冲信号的延时、展宽和整形等。
图2.4 由555构成的单稳态触发器
图2.5 或非门组成的单稳态触发器
方案选择地下水位监测：鉴于报警器对单稳触发器的要求，以及市场上所卖的芯片，决定选择方案二中的由两与非门组成的单稳触发模块，即用一块CD4011芯片即可。
（3）三声模拟报警专用集成电路的方案论证与选择
方案一：用555芯片组成多谐振荡器（如图2.6）来驱动报警器发声。
方案二：直接用四音响模拟集成电路KD-9561（如图2.8）作为驱动升压电路。
方案三：采用LC179型三模拟声报警专用集成电路（如图2.9），它采用双列8脚直插塑料硬封装，电路可靠性好；内部集成了功率放大器，可直接驱动扬声器发声；可产生三种不同的模拟报警声响，是制作各种报警器的良好声源。
图2.6 555构成多谐振荡器 图2.7 多谐振荡器的波形图
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图2.8 LC179型三模拟声报警专用集成电路 图2.9 kD9561原理图
方案选择：鉴于报警器的实际需求和物件的市场供应，通过比较，KD-9561用起来方便实用，因此用它来作为报警器的电压驱动模块。
（4）发声电路的方案论证与选择
方案选择：发声模块在本实验中是用来接受信号发出报警声音即可，故用一个扬声器作为
发生器模块。
1.2.3 系统组成
系统的基本框图如图2.10所示.
图2.10系统基本框图
三、单元电路分析与设计
1.1 电源部分电路的设计
通过对220v电源进行整流滤波，再由7805进行稳压，就可以达到所需的电压，稳定性能够达到要求。
1）7805典型连接电路如下（ 图3.1.1 ），塑封硅整流桥堆图如下（图3.1.2）
图3.1.1 7805典型连接电路 图3.1.2 塑封硅整流桥堆
2）塑封硅整流桥堆极限值和温度特性图如下：
图3.1.3 塑封硅整流桥堆极限值和温度特性
3）电源电路图如下：
图3.1.4 电源电路图
1.2 单稳态触发部分电路设计
采用CD4011的两个与非门组成单稳态触发模块。用门电路组成的单稳态触发器，它的主要原理是利用门电路输入端的阈值电平和加入门电路中的RC元件的充放电作用。用与非门或者逻辑门都可以组成单稳态触发器。
单稳态触发器：
1.单稳态触发器只有一个稳定状态，一个暂稳态。
2.在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。
3.由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。
与非门组成的单稳态触发器电路图如下：
图3.1.5 与非门组成的单稳态触发器
图3.1.6 CD4011内部结构图
CD4001简介：功能：4二输入或非门
电源电压范围：3V~15V
功耗：700mW（普通封装）；500mW（小外形封装）
工作温度范围：
CD4001BM -55℃~+125℃
CD4001BC -40℃~+85℃
1.3 声音模拟报警专用集成电路部分设计
采用四音响模拟集成电路KD-9561，使用时vDD脚和SEL2脚分别和SEL1脚或互相短接即可发出不同声音。（如图3.1.7）
SEL1 | SEL2 | 输出声音 |
不接 | 不接 | 警车声 |
VDD | 不接 | 火警声 |
VSS | 不接 | 救护车声 |
任意接 | VDD | 机关声 |
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表3.1.7 KD-9561引脚的接法
KD-9561性能参数：三极管一般选侧8505或者9013.带O字母的引脚有三个。其中两个是晶
振频率外接振荡电阻的6、7脚（OSC隐藏滑轨）,还有一个是OUT脚(3脚)，就是三极管集电极管脚信号放大输出脚。
2.仿真分析
2.1 电源电路仿真
(1) 设计中电源的设计只是为了给运放提高相应的工作电压,以保证运放的正常工作,在这里我们采用整流电路来实现.以输出12V电压为例，具体电路如下图3.2.8
图3.2.8 1例2V输出电源电路
(2) 电源电路仿真
如图3.2.9所示在Multision7环境下设计的4.5v电源电路仿真电路图。
图3.2.9）输出4.5V的电源电路仿真图
仿真开始后电压表的读数如图3.3.0所示。 从图中可以看出，电压已经很稳定，没有起伏变化。输出电压分别为4.5V和-4.5V达到了设计的要求。
图3.3.0 仿真后电压表读数
经过使用仿真软件multisim对电源进行仿真，经过仿真后认为此电路可以实现我所要求的电压及稳定度。
2.2 单稳态电路仿真
使用multisim对单稳态电路进行仿真，但是仿真元件库中没有本设计中用到的一些芯片，所以只能对一些单元电路进行仿真。在仿真中，用函数发生器发出矩形波来模拟按键，然后看是否单稳态的输出随输入的变化而进行翻转。
单稳态仿真电路原理图如下:
图3.3.1 双稳态仿真电路
图3.3.2 示波器仿真结果（输入信号）
图3.3.3示波器仿真结果（输出信号）
2.3）总电路图的仿真及其分析
由于Maltisim中没有到KD-9561及能被替代的芯片，所以仿真其接入端的输出信号，并根据KD-9561的工作原理分析出总的输出信号。
仿真电路中，弹用频率为5Hz,电压为5V的矩形方波信号代替。
分析原理图如下：
图3.3.4 总电路图的仿真
开关J2断开时的输出波形及电压值如下图：
图3.3.5 断开开关时输出电压值
图3.3.6断开开关时输出波形
图3.3.7闭合开关时某瞬时电压值
图3.3.8 闭合开关时的输出波形
有以上仿真结果可知，加入方波信号，闭合开关J1、J2后，输出端就有信号输出并进入KD-9561，在该信号作用下，触摸报警器开始报警。
