基于555定时器的报警电路的应用研究

摘 要： 随着经济的快速发展和生活水平的提升，智能化的设备仪器给人们的生活水平带来了很大的便捷。智能安全防范系统形式多样而且性能不一，所以为了给人们的生活提供良好的保障，设计了一种555定时器的报警电路，具备了防盗和报警的功能，实现了信号的自动检测和自动报警。本文介绍了555定时器的报警电路的系统组成及工作原理，探讨了在实际中的具体应用。

关键词： 555定时器；报警电路；应用；研究

通过对国内外的智能化防盗报警系统进行分析研究，笔者设计出了基于555定时器的防盗报警系统，该系统结构简单，而且性能高，作为智能型多路防盗报警系统，可以通过智能系统监测周边环境的安全性，并自动实现报警功能，该设备在住宅小区等场所中的应用，提高了人们的生活保障。

1 基于555定时器的报警电路组成及工作原理

1.1 系统构成

1.2 功能模块及相应的原理

本次设计的报警系统硬件电路主要包括检测电路、A/D转换部分、单片机、声光报警电路、LED显示电路、串口通信电路和继电器控制电路等部分组成。其中，检测电路用于对可燃性气体进行检测，把浓度转换为模拟电压信号；A/D转换部分用于把模拟电压信号转为数字电压信号，随后输出至单片机；单片机对采样的浓度值进行处理，通过LED显示电路显示当前实际的测试值，当被测气体浓度超出键盘预设的值时，驱动声光报警，同时驱动继电器控制排风扇以及关闭阀门等。考虑到可燃性气体的危害极大，增加了串口通信接口，用于与电脑进行远程交互，可以实时查询可燃性气体的浓度。

报警电路由三极管、LED和蜂鸣器构成。其中，本研究采用8050三极管，作为小功率开关三极管，最大负载电流为700mA，工作电压为3V。当单片机I/O信号拉高时，三极管导通，蜂鸣器发出报警声音，声音强度为80dB，同时二极管点亮，发光二极管的额定电流为5～10mA。

影响单片机系统可靠性的因素比较多，其中系统的抗干扰性能是评价可靠性的重要指标。干扰因素可以通过各种线路入侵安全报警系统，甚至以各种方式干扰单片机系统的正常运行。例如，如果系统的接地不良或者不合理，就可能造成干扰。传感器、输入输出线路的设置也有可能造成干扰。这些干扰对单片机的影响主要表现在两个方面，第一：运行步骤紊乱，还可能陷入无线循环，这是单片机受到干扰后比较突出的表现；第二：改变数据、输出口和标志，造成运算错误，判断失误以及输出混乱等后果。因此，一定要注重对居室安全报警系统的抗干扰性设计。

1）延时触发器单元

该模块的主要功能就是延时触发和及时触发。主要包括延时触发开关K1、及时触发开关K2、集成电路ICI以及二极管等组成。该模块对于不同的工作状态有着相应的工作程序：当A电源刚接通时，由于电容C2与地面相连，所以电压为零，为了保证电路的正常运行，电源接通时电容电压不能突变，所以在电容上极板的电压也为零。由于开关K2处于断开的状态，6V电源与非门G2之间的输入信号变为高电平，所以在电路的运行中，555定时器IC2与IC3的异步复位端属于低电平，两者没有参与到电路的运行当中，所以报警系统不会出现任何的反应，在这种状态下就是延时触发门的关闭状态。当开关K1打开时，电阻R1与电位器RW在电源的作用下对电容C1进行充电，同时电容C1在电阻R2的作用下放电。在电路的设计中要对电阻的阻值进行选择，当R1与电位器RW的阻值之和大于R2的阻值，就会在电容C1上表现出充电的电流过大，电压缓慢上升的状态。随着电容C1的电压不断上升达到与非门G1的转折电压时，就会使非门G1的输出变为零，二极管处于导通的状态，此时基本RS触发器处于“1”的状态，555定时器的IC2与IC3开始工作，所以系统的报警发生单元就会发生相应的报警功能，这种状态下延时出发的开关打开。当K2处于闭合状态，触发器两端数值不相等，RD端为“1”，另一端为“0”，所以延时触发器被打开，就会发出相应的报警信息。

2）报警发声单元

报警发声单元的主要功能就是在有偷盗等现象发生的时候发出频率为1.51.8KHZ的报警声。发生单元的主要控制电路为555定时器IC2和IC3以及三极管、定时电容等组成。主要的工作原理为：在555定时器中IC2与R5、C3以及R6等元件共同组成了低频振荡器，周期为12S。当开关K1闭合时，延时触发门的RS端为1时，IC2就开始工作。由于在电源接通的瞬间，电容C3上的电压不能突变，所以在IC2上高、低两端的电压为零，在IC2内部的放电管不工作。如果电容C3上的电压比电源电压超出三分之二时，IC2的内部放电管就开始工作，使C3上的电压不断降低；当电容C3的电压小于电源电压的三分之一时，E点回到原来的工作状态，所以经过不断的往复循环，就会形成震荡电路，产生周期为1-2S的震荡周期的矩形波。

同时在发声单元中组成了另一个低频振荡器，主要是由R8/R9以及IC3等共同组成，但是该振荡器有一定的特性，比如在IC3的电压控制是C3端D点的电压，IC3的电压变化引起了D点的变化，所以当电容C3的电压升高时，正向阀值的电压与负向阀值的电压也较高。由于在发声单元中电容C4长期处于放电的状态，所以总输出的脉冲的频率较低，同时C4的充电时间的长短与F点成正比，因此，在IC3的输出端F点的脉冲不稳定，频率不是单一的，振荡周期变化范围较大，如果对振荡频率进行合理的调控，保持在1.5KHZ到1.8KHZ之间，就会发出高低频率不同的声音，能够很好的区分。

3）警灯驱动单元

警灯驱动单元是555定时器报警电路中重要的组成模块，当发生报警的信号时，两个警灯交替的闪亮，周期为12S，这样就会使人员明显感受到报警的灯光闪烁，主要的电路组成是由IC4与非门G4G8、三极管以及警灯HL等，在系统的运行中的工作原理为：当K1闭合，K2断开的状态下，处于不报警状态，在该种状态下IC4的延时出发门RS端为零，所以G5与G6不能正常运行，在G7与G8上的总输出同样为零，其他的元件不工作，警灯HL1与HL2处于熄灭状态；当K1断开，K2闭合时，处于报警状态，在该种状态下延时触发器Q等于1，G5与G6开始运行，解除封锁的状态，IC2产生相应的振荡信号，在G4与G6 的工作作用下将振荡信号输入到G5当中，使输入的信号极性相反，同样的原理在G7与G8之间输出的信号也是极性相反，所以在二者相互替代的过程中出现高电平“1”，三极管停止工作，警灯HL1与HL2交替工作，如果周期选择的合理，就会使警灯闪亮有序。

2 555定时器的报警电路的硬件配置

2.1 元件的选型

2.2 传感器节点设计

用来保证居民环境安全和检测生活环境质量的室内检测传感器有烟雾传感器以及常用的温度传感器等等。红外收发模块由信号源及红外收发装置结合构成收发系统，信号源通常用红外线发光二级管，接收装置常用光敏三极管。为了扩大红外线监测区适用范围，要利用38KHz的脉冲调制发射红外线，因收发红外线装置有一定程度的作用距离限制，所以努力应用科学方法以达到缩小光源能量损失达到最大效果是必须要做到的。为使光敏三极管能收到最大程度的来自发光二极管的光亮能源，通常会利用由集成芯片构成的接收电路进行发射信号的接收、放大与整形，然后发到节点上。一般情况下，红外发射管会不断地发出红外光，然后由红外接收管接收，然后红外接收管会输出到节点上低电平。在由红外线发射管和接收管组成的警戒线被人通过的时候，红外线接收管在不能成功接收到红外线的情况下会输出高电平，然后系统主电路会产生中断并且发出报警信号到基站。

3 基于555定时器报警电路的应用研究

总而言之，基于555定时器的报警电路能够对家庭以及银行等场所进行自动的监测，实现自动报警功能。同时该系统还可以进行拓展，比如在输出端接继电器，在555定时器的输出高低电平就能够对继电器的吸合与断开进行调控，从而达到主动防卫的目的。随着电子技术的不断进步，智能安全防范系统的发展空间非常的大，为了满足人们对生活安全水平的要求，报警电路对监测的物理参数会逐渐增多，还可以增加不同的探测器或者传感器，更加准确的对环境进行检测，满足不同的用户需求。

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