雙路防盜報警器設計的理論分析與研究

摘要：報警器適用于家庭防警，也適用于中小企事業單位等場所。其特點是靈敏、可靠，一經觸發，可以立即報警；也可以延時數十秒鐘的再報警，以增加報警的突然性與隱蔽性。報警時可以發出類似公安警車的報警聲之外，兩只警燈還可同時交替閃亮，增強了對犯罪分子的威懾氣氛。此次正題研究的系統主要使用四2輸入與非門、四2輸入或非門、555定時器等來實現防盜報警的功能，具有靈敏度高、可靠性好、經濟實用的特點。

關鍵詞：電路組成 工作原理 與非門／或非門 555定時器

近幾年來，由于人民的生活水平及環境條件有了很大的提高與改善，越來越多的居民和單位十分關心財產安全問題。而一些簡易便宜的報警器其性能又不十分理想，可靠性差。綜合各種報警器的優缺點，并兼顧可行性、可靠性和經濟性等各種因素，現對雙路報警器進行設計分析與研究。通常報警器都由電源穩壓部分、延時觸發器、報警聲發生單元和警燈驅動單元四部分組成。下面我們來研究各個單元結構。

一、電源穩壓器

現代電子沒備中常使用輸出電壓固定的集成穩壓器。常用三端式穩壓器。這里就主要是以三端固定式集成穩壓器作為輸出電壓Vo固定的典型電路，正常工作時，輸入、輸出電壓差為2～3V。電路中接入電容C₁、C₂用來實現頻率補償，防止穩壓器產生高頻自激振蕩和抑制電路引入的高頻干擾，C₃是電解電容，以減小穩壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。D是保護二極管，當輸入端短路時，給輸出電容器C₃一個放電通路，防止C₃兩端電壓作用于調整管的be結時，造成調整管be結擊穿而損壞。

二、延時觸發器

其主要功能為延時觸發和即時觸發。該部分電路主要由K₁常閉開關(延時觸發開關)、K₁常開開關(即時觸發開關)，或非門G₁-G₃，二極管D₁與D₂，電容C₁與C₂和電阻R₁-R₄及電位器R_w組成。延時觸發器的工作原理主要有三個過程：電源剛接通時、開關K。打開(延時報警)時、開關K₂閉合(即時報警)時如下：

A 電源剛接通時

因為電容C₂的下極板接地為OV，由于電源剛接通的瞬間電容電壓不能突變，故C₂的上極板也為OV。低電平“0”信號脈沖輸入或非門島；又因開關K₂斷升，+6V電源使門G₂輸入信號為高電平(此時K，閉合，門G₁輸入低電平，輸出為高電平，二極管D₁截止，對基本RS觸發器無影響)，門G₂輸出(基本RS觸發器Q端)低電平“0”，門G，輸出高電平，從而使555定時器IC₂和IC₃的第4腳(異步復位端)為低電平，IC₂和IC₃不工作，報警器不發聲不閃亮。此時的延時觸發門為關閉狀態。

B 開關K₁打開(延時報警)時

電源通過電阻R₁和電位器R_w對電容C₁充電，同時C₁也會通過電阻R₂放電。如果適當選擇R₁、R₂和R_w的阻值，滿足R₁+R_w2，可使C₁的充電電流大于放電電流，使C₁上的電壓緩慢上升。

c 開關K₂閉合(即時報警)時：當K₂閉合，D₂導通，使R_s觸發器的Sd端為“0”，Rd端仍然為“1”，RS觸發器會立即被置“1”，延時觸發門即刻打開，防盜報警器會即刻發出報警。

三、報警聲發生單元

該部分電路主要由555定時器IC₂和IC₃，半導體三極管T₁～T₃，定時電容C₃和C₄，電阻R₅～R₁0。及揚聲器組成。555定時器是一模擬功能邏輯功能巧妙結合在一起的中規模集成電路，電路功能靈活，適用范圍廣，只要外部配上2、3個阻容元件，可以構成單穩、多諧或施密特電路。

定時器的主要功能取決于比較器，比較器的輸出控制-RS觸發器和放電三極管下的狀態。555定時器的功能表在這里就不列舉了。

報警聲發生單元的主要功能是，發生報警時，發出頻率為1.5～1.8kHz類似于警車的報警聲。報警聲發生單元的工作原理如下：

IC₂和R₅，R₆，C₃，組成周期約為1～2s的低頻振蕩器。當有報警信號，即延時觸發門的Rs觸發器Q=1時，IC₂開始工作。由于電源剛接通時，c，上電壓不能突變，使IC₂的高觸發端6腳和低觸發端2腳的電壓為0，其輸出端3腳(E)為高電平，IC₂內部的放電管截止。IC₃和電阻R8，R9，C₄組成另一個低頻振蕩器。這里特別說明的是：IC₃的電壓控制端5腳控制電壓是C₃的電壓(D點)通過T₁的發射極耦合得到的。IC₃的輸出端F點得到的脈沖不是單一頻率，其振蕩頻率可在一定范圍內周期變化。選擇合適的參數，其輸出頻率約在1.5kHz至1.8kHz之間。F點輸出的脈沖經T₁和T₃放大后，推動揚聲器發出高低頻率不同的聲音，類似公安警車的報警聲。

四、警燈驅動單元

其主要功能是，發生報警時，使兩個警燈交替閃亮，周期約為1～2s，以增加報警時的緊迫感。該部分電路由或非門G₄，與非門G₅～G₈，三極管T₄～T₇，電阻R₁₁與R₁₂和兩個警燈HL₁與HL₂組成。警燈驅動單元的工作原理如下：

(1)當不報警(K₁閉合和K₂斷開)時：這時延時觸發門RS觸發器Q=0，封鎖了門島和G₆，使門G₇和G₈輸出總為0，三極管T₄～T₇，截止，警燈HL₁與HL₂不亮；(2)當報警(K₁斷開和K₂閉合)時：延時觸發器Q=1，門G₅和G₆解除封鎖，IC₂產生的振蕩信號經門G₄反相后送人門G₆的輸入信號和直接送人門G₅的輸入信號極性相反，使門G₇和G₈的輸出信號極性也相反，且它們在IC₂3腳輸出脈沖的控制下輪流交替出現高電平“1”，因而三極管T₄，T₅和T₆，T₇輪流導通和截止，警燈HL₁和HL₂便交替閃亮。選擇參數，可使警燈閃亮周期為1-2s。

當然，我們其實只是對報警器進行簡單的論述，如果要進行設計及生產還需要進行參數的選配與計算。而且，我們說這種雙路報警器的電路設計也不是唯一的辦法，這里列舉的辦法僅供讀者參考。我們還可以借助PLC，單片機等其他措施實現，而且還可以更簡單、方便。