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1、1课课程程设计说设计说明明书书课课程程设计设计名称：名称： 课课程程设计题设计题目：目： 光光电电式式报报警器警器 学学 院院 名名 称：称： 信息工程学院信息工程学院 专业专业： ： 电电子信息工程子信息工程 班班级级： ： 学号：学号： 姓名：姓名： 评评分：分： 教教师师： ： 20 10 年年 月月 日日2摘摘 要要：本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件把光信号转 换成电信号，控制数码管的显示以及报警电路。利用了部分数字逻辑电路， 实现能在报警过程中实现对应路数的显示功能。该报警器的设计采用模块化 结构，有三个模块即光电转换模块、定时模块以及显示模块组成。各模块功 能独立，
2、可扩充性强，很有经济利用价值。关键字：光电转换、定时器、模块。3目录目录前前言言4第一章第一章 设计内容及要设计内容及要求求5第二章第二章 系统组成及工作系统组成及工作原原6第三章电路设计第三章电路设计3.1报警模报警模 块块83.2数字显示模数字显示模 块块93.3光电转换模光电转换模 块块 10第四章第四章 实验调试与分实验调试与分析析12 4第五章收获与体第五章收获与体会会13参考文参考文献献14附录附录一一15附录附录二二16附录附录三三185前前 言言报警器的应用非常广泛。在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。随着社会科学技术的迅速发展，
3、人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。本为设计的光电报警器是报警器和光耦结合的小小的结合，但它可以运用到各种生产线上，如纺纱工业的监测各个丝线的有无断点，并加以提示，也可以稍加改进，让其能够计数，记录生产进度，安全性能
4、高，节约了人力资源 ，并且不易出错，还能运用到人力不能监测的环境。可见光电报警器的运用能延伸到各个行业。6第一章第一章 设计内容设计内容1.1 、设计基本要求、设计基本要求1、采用双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警；2、采用 LED 显示被遮挡的路数，无报警显 0，1 路显 1，2 路显 2，同时遮挡显 3；3、采用 5V 供电。【主要参考元件】：光耦，555，74LS32，74LS48 。7第二章第二章 系统的组成及工作原理系统的组成及工作原理电路部分组成：电信号转换成数字信号系统，数字显示系统，555 报警系统。通过光照光敏 3 级管输出高低电平来控制 74LS48
5、显示数字是哪路被挡，同时由 555 报警器发出间歇式的报警声。图 2.1 系统原理框图电路工作原理：该电路由槽型光电传感器，数码显示电路。555 多谐振荡电路及声光报警电路组成。 ，当两路电路都没有被遮挡的时候，光耦是导通的，即光耦上端两端电压都为低，然后经过 74LS32 或门以后的总的电压为低，低电压与 555 的管脚 4 相连，RS 使得 555 输出一直为低，不能驱动蜂鸣器响，故不会响铃，同时光耦上端的的低电平信号与 74LS48 中的 1、7脚输入的信号，输出的信号通过共阳数码管显示为 0。当光耦有其中一路被遮挡后，挡住的光耦不能短路，处于断开，两个光耦光电转换报警器控制器器译码输出
6、数码显现8上端的点平有一个为高，另一个为低，然后经过 74LS08 或门以后的总的电压为高，高电压与 555 的管脚 4 相连，使得 555 能够正常工作，产生矩形脉冲，使蜂鸣器会响铃。同时光耦上端的的高、低电平信号与 74LS48 中的1、7（7、1）脚输入的信号，输出的信号通过共阳数码管显示为 1、2。当两路光耦都被遮挡的时候，光耦就会都不导通，光耦在截止状态，即光耦上端两端电压都为高，然后经过 74LS32 或门以后的总的电压为高，低电压与 555 的管脚 4 相连，使得 555 输出一直为矩形脉冲，驱动蜂鸣器响，故会响铃，同时光耦上端的的高电平信号与 74LS48 中的 1、7 脚输入
7、的信号，输出的信号通过共阳数码管显示为 3。9第三章 电路设计3.1 报警模块报警模块考虑到间歇性声光报警电路可以采用 555 振荡电路实现图 3.1 报警电路图通过 555 定时器构成自激多谐振荡器产生的矩形脉冲来控制喇叭的间歇式的叫声。对于多谐振荡器可根据T=0.7*(R5+2R13)*C1 来确定间歇时间，导通时间为10T1=0.7*（R5+R13）*C1，充电时间 T2=T- T1 .555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的
8、反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于 VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于 VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V 直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.02.5kHZ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸
9、铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。3.2 数字显示模块数字显示模块显示电路选择 74LS48 和共阴 BCD 七段译码器11图 2.4 74LS148 与共阴数码器的链接图译码显示电路如下：实现 1 端和 7 端为低电平时，数码管显示 0；1 为高电平 7 为低电平时，数码管显示 1；1 为低电平 7 为高电平时，数码管显示 2；1 为高电平 7 同时为高电平时，数码管显示 3。 74LS48 是一款高电平驱动的数字译码芯片，输出有效点位为高电平，可以配上共阴的数码管，我们也可以选着 74L247 低电平驱动的和共阳数码管
10、，更具自己的喜好选着不同芯片，本为采用的是 74LS48。芯片 74LS48 动共阴数码管的译码器，所以在共阴数码管之前要加 8 个100 欧的电阻，以保护数码管不被烧坏，倘若数码管显示的过与亮了就要增大电阻的阻值。3.3 光电转换模块光电转换模块再次光电转换采用光耦，光耦内由发光二极管和光敏三极管构成：采用 5V直流供电，为防止光耦烧坏，应该在二极管串联一个 510 电阻。同时挡光的用具可以使用不透明的纸张，光耦中的小功率的发光二极管正常工作电流12在 10 mA 30mA 范围内，根据欧姆定律，由 I=U/R，U=5 V，10mAI30 mA，故与红外发光二极管串联的电阻值为 510 欧，
11、光敏三管级管要串联一个 20k 的电阻以防止被击穿。图 5 ：光电转换图光敏 3 级管受到光照时 C，E 级相当于短路。被遮挡时相当于断路。这就有了高低电平的输出来控制后面的数字电路部分，实际上这部分是实现了把电信号转换成数字信号的功能。13第四章 实验调试与分析接好电路，接通电源，看到的是数码管显示 0，表示正常。接着拿黑卡片挡住光耦，数码管显示正常，但报警器没有报警，发光二极管也没反应。问题出现：可能是报警模块出现问题。随即用万用表检查此模块，参照电路图经过细致排查找出问题所在：555 的 6，7 管脚接反了。改正错误之后，再连电路，二级管发光正常但蜂鸣器亦不能响。问题出现：可能是蜂鸣器出
12、问题了。经检查蜂鸣器果能不能工作，遂换之。再检查依能不响。用万用表检查蜂鸣器两端发现电压过小，不能驱动蜂鸣器。求教于同学，将三极管短接之后，蜂鸣器两端电压有所增加，但蜂鸣器响声偏小。再将 R15 短接，蜂鸣器终于响了。至此电路一切正常。14第五章 收获与体会实验过程中刚开始 555 6，7 管脚接反导致显示正常但不能报警完全是粗心导致的，当时如果认真点的话就不会出现了。所以，通过实验意识到要从现在开始养成那种细心的好习惯。这对以后的课程设计甚至是毕业设计都非常有帮助。再者通过这次实习锻炼了自己的动手及查资料的能力。也体会到了成功带来了的喜悦。可以说是获益非浅。 再次反过来思考这个电路图，整个电
13、路简单明了，可以根据此电路图应用到实际中去，红外发射管都用那种远程的功率大，距离远，还可以扩展到多路的数字显示，应用广泛，报警电路也可以改进发出不同的声音。可以说是十分有利用价值。15参考文献参考文献1 杨兴瑶。 实用电子电路500例。化学工业出版社。1996。2 阎石。 数字电子技术基础。高等教育出版社。1997。3 庞振泰、王采斐、屈宗明 （译）.光电接口器件手册.清华大学出版社.199816附录一 元器件清单序号类型类型数量174LS481274LS3212芯片55514 20k2510k261k175103833019220110电阻100711电位器5k112瓷片电容0.01113电
14、解电容10114发光二极管115三极管116蜂鸣器11717光耦2附录二 芯片管脚功能图555 芯片管脚图 555 芯片的内部结构图输入输出ABY1X1X111874LS32 的管脚图74LS32 的真值表74LS48 管脚图0001974LS48 真值表附录三 总设计电路图201234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:17-May-2010Sheet of File:E:cad器器器.DDBDrawn By:A7B1C2D6LT3BI/RBO4RBI5GND8a13b12c11d10e9f15g14VCC16U174LS48R1 R2 R3 R4 R7 R8 R9100*
