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1、多功能电话线路防盗器的设计与制作 目 录摘要1英文摘要.2引言31.课题简介41.1课题要求41.2设计方案分析42.多功能电话线路防盗器的具体设计52.1系统框图52.2极性保护电路的设计52.3三路分机连接电路的设计62.4盗打检测电路的设计62.5声光报警电路的设计82.6电源电路的设计92.7多功能电话线路防盗器电路的设计103.多功能电话线路报警器的制作与调试123.1电路板的制作123.2硬件调试123.3调试结果及改进方案13总结与谢辞14参考文献15附件一.原理图16附件二.PCB图17 多功能电话线路防盗器的设计与制作 摘要: 本电路设计是用来监测电话线路传输的现状，发现并解
2、决电话被盗打的根源。主人拨打电话时，电话可正常运行。当他人盗打时，该报警器就会发出干扰信号，使盗打者无法拨打电话。同时电路发出声光报警，提示主人电话被盗打。电路中有三个晶闸管分别控制三个分机。各个分机互不干扰，先摘机者先通话。 关键词: 电话防盗打 分机 声光报警Multi-functional telephone lines the design and manufacture of alarms Abstract: This circuit design can be monitoring the situation, phone lines transmission to find an
3、d solve phone stolen dozen root. Master call, the telephone can be normal operation. When others, this alarm when thief dozen will be issued a jamming signal, make Thief dozen people cannot call. Meanwhile circuit give out sound and light alarm, tip master phone be thief dozen. Circuit has three thy
4、ristor controlled individually three extension. Each extension does not interfere with each other, the first off-hook first phone. Keywords: Phone anti-theft dozen extension Sound-light alarm 引言当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨越式的进步，科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。电话已经成为家庭必备的通信工具，成了人们交流信息的手段，为我们的生活带来了无限的方便，但是电话线盗用
5、问题也为我们带来了很多烦恼。目前市场上已有防盗功能的电话，但有些电话机的防盗功能简单，只能检测到电话线是否被盗用，或者是价格很高。只有价格低廉，功能性强，才能占有市场。低的投入却要求高的产出，这为生产者提供了一个大大的难题。近几年，多功能防盗体系在不断地摸索中一步步走来，从而使防盗体系也在日趋完善，但是要给用户提供更完美低廉的防盗产品，追求更大效益，占有更大的同类市场，生产商们仍然在不断努力，一款款新的产品被不断推出。同时，竞争也是残酷的。尤其是电子信息技术更显得尤为重要，在国民生产各部门电子信息技术得到了广泛的应用。只有依赖现代化的先进电子技术，预见到未来的发展趋势，充分的开拓市场才能在这个
6、弱肉强食的社会占有一席之地。本设计是用来监测电话线路传输的现状，发现并解决电话被盗打的根源。相对于其他同类产品具有很大的灵活性，突出了其多功能性。 1. 课题简介1.1 课题要求该课题的主要内容是：设计一个多功能电话线路防盗器，当发生电话盗打时，该防盗器能发出声光报警。该课题的主要任务指标为：（1）允许同时安装三部分机，互不干扰，先摘机者先通话。（2）当发生电话盗打时，立即发出干扰信号，使盗打者无法实施，同时发出声光报警。（3）能自动检测线路与电话机故障以及挂机是否良好。1.2 设计方案分析多功能电话线路防盗器可通过多种途径设计，如可由可编程控制器作为主控制，也可用单片机作为主控制器件，还可以
7、通过数电、模电进行搭建。 不同的设计有着各自的优缺点，具体分析如下： 方案一:由可编程控制器作为主控单元的防盗器，此类编程控制器件较数电、模电搭建的电路，其有很高的灵活性，设计过程大部分为程序软件部分的设计，但是，此类设计依靠大量的硬件支持，像定时器、继电器、触发器等。这些器件在实际过程中，往往达不到理论上的特性。在价格上一个普通的可编程控制器的主机在千元以上，其他的器件也比较的昂贵，所以这样设计的防盗器几乎没有。 方案二:采用单片机作为主控制器件的防盗器设计，具有结构简单、方便进行扩展、并能体现多功能特性。在电子系统开发中有很广泛的应用。但是本设计中并没有应用单片机来作为主控制器件。由于本设
8、计的电路图比较简单，模块划分很明了，如若用单片机来实现其功能反而显得繁琐，而且还要设计者对单片机和编程有较深的理解与运用。 方案三:在很多的数电、模电搭建的电路都有可靠性低，成本高等缺点，但是本设计的电路比较简单，运行速度比单片机要快，价格也是相差无几。而且对于初学者或者不懂单片机和编程的人也可以设计制作出来。根据以上的三个方案的分析，最终选择方案三来设计电路。2. 多功能电话线路防盗器的具体设计2.1 系统框图多功能电话线路防盗器的结构框图如图2-1所示，电话线通过极性保护电路，接至分机连接电路。盗打检测电路用来检测电话的盗打情况，当有盗打时，将信号传到声光报警电路使其发出声光进行报警。电源
9、电路为盗打检测电路及声光报警电路提供电源。图2-1 多功能电话线路防盗器 2.2 极性保护电路的设计 绝大多数应用晶体管、集成电路的电子装置中都要求有一定的供电极性，否则电路不仅不能工作，而且会损坏电路中的。用电池供电的电路一般正、负极很明显，不容易弄错极性。但有些供电的电源正、负极两个头就很容易接错，如给电话机供电的电话线(50v左右的直流电)；人们使用时就会很随意地装在电话机上，如果在电话机上不设置极性保护电路，一旦电话线极性接反就会损坏电话机中的电子电路。下图就是用4个二极管组成的极性保护电路。其实际就是一个桥式整流电路，无论L1、L2哪端接正极，其输出端都是L1为正极，L2为负极。图2
10、-2 极性保护电路2.3 三路分机连接电路的设计下图是三路分机连接电路图，由可控硅电路VDH1-VDH3及外围电路组成。开关S1、S2、S3分别代表3个分机。当三路分机均在挂断状态时，外线电压为48V或60V，经极性保护电路VD1-VD4整流后，得到上正下负的馈电电压加在三路分机的输入端。因话机在挂机时其两端阻值在几百千欧左右，可视为开路。馈电电压加在A点上的电压约2530V，但因话机挂断，VDH1因无维持电流而不能导通。当分机1摘机时，由于C1的作用，VDH1被瞬间导通，馈电电压降为610V，经R2、VDH1加至话机1，提供了话机的通话电源，此后VDH1全导通，话机1开始通话。此后，若话机2
11、或话机3再被拿起，则因馈电电压已降为612V，无法将VD7或VD9击穿，可控硅VDH2或VDH3因无触发电流而不能导通，两话机因无法得到工作电压而不能通话。至此而实现三部分机互不干扰，先摘机者先通话的功能。图2-3 三路分机连接电路2.4 盗打检测电路的设计LM358为盗打电路的主要元器件，其图形如下图2-4所示。LM358内部包括有两个独立的、高增益的、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。各引脚的功能分别为：脚
12、输出，脚输入，脚输入，脚Vee，脚输入，脚输入，脚输出，脚Vcc。在本设计中只用到了一个放大器作为比较器，如图2-5所示。在待机时，脚电压约为6V，脚基准电压为0.9V，脚电压3脚电压，则脚输出低电平。当盗打时，脚电压约为0脚电压，则脚输出高电平。 图2-4 LM358引脚图 图2-5 LM358单放大器图2-6为盗打检测电路图，主要由电压比较器IC1、继电器K组成。当三个分机均挂机时，B点电压约为30V，经R7、R8分压后，加至IC1的脚电压约为6V。而经R9、R10分压后加在脚的电压为0.9V，因此IC1输出低电平，VT1截止，报警电路处于待机状态。当三个分机中有一个摘机时，因VD6、VD
13、8、VD10的隔离作用，使B点电压等于通话电压，约6V，经R、R8分压后约为1.2或2.1V，而脚电压仍保持0.9V不变，IC1仍输出低电平。但当有人在线路上并接分机进行盗打时，B点电压接近0V，这时IC1输出高电平，VT1导通，继电器通电吸合，K1-1接通了报警电路的工作电源，使其发出报警声。另一触点K1-2接通了干扰信号输出电路，将干扰声传至通话线路，使盗打电话受到干扰而不能实现。图2-6 盗打检测电路2.5 声光报警电路的设计 NE555为声光报警电路的主要元件，其图形如下图2-7所示。NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能为地（GND）、触发、输出、复位、控制电压、门限（阈值）、放
14、电、电源电压Vcc。其应用十分广泛，可装如下几种电路：1. 单稳类，作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。2. 双稳类，作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。3. 无稳类，作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。555电路在应用和工作方式上一般可归为3类。每类工作方式又有很多个不同电路，如多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。在报警电路中应用到NE555就是无稳态工作方式，即多谐振荡方式。如下图2-8所示即为NE555的无稳态电路。多谐振荡是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形发生器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，
15、电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用做脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态的维持时间，即输出V0的正向脉冲宽度T10.7RA*C，暂稳态的维持时间T2=T1。因此，振荡周期T=T1+T2=1.4RA*C，振荡频率f=1/T。正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称为矩形波的占空比D。 图2-7 NE555引脚图 图2-8 多谐振荡电路下图2-9为NE555与R14、C5等组成报警声振荡器，当K1-1将工作电源接通后，振荡器起振。振荡信号一路由脚输出，通过VT3使讯响器发出报警声。另一路由脚输出，经K1
16、-2加至外线，对盗打者进行通话干扰。图2-9 声光报警电路2.6 电源电路的设计7806为电源电路的主要元器件，其图形如图2-10所示。用78系列三段稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便而且价格便宜。该系列稳压IC型号中，后面的数字代表三端集成稳压电路的输出电压，如7806其输出电压为正6V。下图中7806脚为输入端，脚为接地端，脚为输出端。三端稳压管7806在使用时都会在其输入、输出端接2个电容用来滤波。图2-10 整流电路 图2-11为7806等组成的一个桥式整流电路，220V的交流电压通过变压器，整流桥，滤波电容C7、C8
17、和三段稳压管7806变压成6V左右的直流电压，为电路提供工作电压。图2-11 电源电路2.7 多功能电话线路防盗器电路的设计图2-12所示为多功能电话线路防盗器的原理图，其中L1、L2接电话线，经4个二极管组成的极性保护电路后，输出上正下负的馈电电压。可控硅VDH1-VDH3及外围电路组成三路分机连接电路。其中S1、S2、S3为三个分机。当三路分机均在挂断状态时，外线电压为48V或60V。因话机在挂机时其两端阻值在几百千欧左右，可视为开路。馈电电压加在A点上的电压约2530V，但因话机挂断，VDH1因无维持电流而不能导通。当分机1摘机时，由于C1的作用，VDH1被瞬间导通，馈电电压降为610V
18、，经R2、VDH1加至话机1，提供了话机的通话电源，此后VDH1全导通，话机1开始通话。此后，若话机2或话机3再被拿起，则因馈电电压已降为612V，无法将VD7或VD9击穿，可控硅VDH2或VDH3因无触发电流而不能导通，两话机因无法得到工作电压而不能通话。当三个分机均挂机时，B点电压约为30V，经R7、R8分压后，加至IC1的脚电压约为6V。而经R9、R10分压后加在脚的电压为0.9V，因此IC1输出低电平，VT1截止，报警电路处于待机状态。当三个分机中有一个摘机时，因VD6、VD8、VD10的隔离作用，使B点电压等于通话电压，约6V，经R、R8分压后约为1.2或2.1V，而脚电压仍保持0.
19、9V不变，IC1仍输出低电平。但当有人在线路上并接分机进行盗打时，B点电压接近0V，这时IC1输出高电平，VT1导通，继电器通电吸合，K1-1接通了报警电路的工作电源，使其发出报警声。另一触点K1-2接通了干扰信号输出电路，将干扰声传至通话线路，使盗打电话受到干扰而不能实现。图2-12 多功能电话线路防盗器电路图3. 多功能电话线路报警器的制作与调试3.1 电路板的制作电路板的设计基本过程可以分为绘制电路原理图、产生网络表、印制电路板的设计三大类。1.电路原理图的绘制最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在是正确性和布局合理的前提下力求美观。利用Protel 99 SE提供的各种工具、指令
20、进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。使用Protel 99 SE 的电气规则，若有错误，根据错误情况进行改正。2.网络表含有电路原理图或印制电路板中的元件之间连线关系的信息，是电路原理图设计与印制电路板设计之间的一座桥梁，网络表可以从电路原理图中获得，同时Protel 99 SE也提供了从电路板中提取网络表的功能。根据绘制好的电路图，产生网络表。3.参数设置是电路板设计的非常重要的步骤，根据需要，在规则类（Rules Classes）中设置参数。然后装入所有元件对应的封装库，再导入网络表，若出现错误提示，必须更改错误。如果没有错误，单击Ex
21、ecute。之后对电路进行布局，布局是布线关键性的一步，通过手工调整，把电路板设计得尽量美观。设计出的PCB图如附件二所示。在整个电路板的设计过程中，借助了Protel 99 SE提供的强大功能进行电路板设计，完成电路板的设计工作。3.2 硬件调试硬件调试系统的任务是排除系统的硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。调试时要有顺序的进行调试，主要排查印刷电路板的问题及接口线上的一些问题。例如，粘线，断线等，通过外观直接可以排查的问题，特别是重复多次焊接处，检查是否有虚焊，脱落等现象。印刷电路板的差错不能省略，可借助台灯看过孔是否通亮，两条接近的线是否粘连等，外围线是否有误。有些时候粘线是很难
22、看出，所以，有时出现这种情况，无论如何调试都无法成功。对于粘线的检测，可以使用万用表滑移测试的方法，将一表笔固定指在一个引脚上，另一表针指在其他引脚上依次滑移，但速度不能太快。本设计中重要注意的是IC1、IC2等引脚很多的原件在画原理图和PCB封装时引脚一定要对应。为了便于调试，在安装的过程中整个电路我按单元电路的组成，一步一步的焊接，一般的来说最先线焊接的是电源电路部分并确保它有用，然后再根据原理图，一个模块一个模块的焊接，在焊完一个单元电路时要对它进行通电测试，测试结果一定保证电路良好，这样可以避免在所有单元电路焊完后组成一个整机电路出现大面积故障而造成排查故障的难度。电路测试十分重要，调
23、试一定要把它调试在合适的工作范围，还要对安全性、稳定性、时序的准确性进行调试。3.3 调试结果及改进方案本设计是通过数电、模电搭建的电路来实现其功能，电路相对来说还是较简单，没有软件方面，在调试时也相对比较简单，在硬件调试过程中出现了一些小错误，都在自己和老师的指导下查出并改正了。多功能电话线路防盗器在分机上的运用可以再改进一下，如分机1摘机时，可以将信号转接到分机2上，让其也可以进行通话。另外，本设计还可以用单片机来实现其功能，可能在电路方面就更加的简单。参考文献1 余红娟.电子电路分析与调试M. 北京: 人民邮电出版社, 2010.2 谢自美.电子线路设计实验测试（第三版）M.武汉:华中科技大学出版社, 20063 陈桂兰. 电子线路板设计与制作M.北京: 电子工业出版社, 2010.4 廖先芸. 电子技术实践与训练（第二版）M.北京: 高等教育出版社, 20055 廖芳. 电子产品生产工艺与管理（第二版）M.北京: 电子工业出版社, 2007.附件一.原理图附件二.PCB图
