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1、电子信息工程学院电子基础课程设计任务书I、电子基础课程设计题目：光电式报警器II、电子基础课程设计技术要求及主要元器件：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显示被遮栏的路数，无报警显0，l路显1，2路显2，同时遮挡显33、采用5V供电III、电子基础课程设计工作内容及进度安排： 2天 查阅资料、确定方案 ； 6天 设计调试； 2天 写报告。 、主 要参考资料： 【1】陈大钦.电子技术基础实验电子电路实验设计仿真 第二版.武汉：华中理工大学.2000.【2】彭介华.电子技术课程设计.北京：高等教育出版社.2003. 【3】谢自美.电子线路设计实验
2、测试(第二版) .武汉： 华中科技大学出版社.2004. 专业名称：电子信息班级学号：098208103、098208104学生姓名：龚云、罗丽芬指导教师：李翔文设计时间：12周 系(部、中心)主任：注：任务书装订在课程设计报告首页摘要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。而光电式报警器更常用，几乎在我们的生活中都可以看到以及用到。它给我们的生活带来的是实用的，方便的。所以，可以说是遍布了我们的生活。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
3、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，可扩充性强，很有经济利用价值。光电报警器的使用简单，可靠性高，人们在日常生活中可以将光电报警器广泛的利用在很多领域，来提高自己的生活的安全度。也提高了生活的质量和可靠。让我们的生活更加的放心和方便。等等。它，带来的好处可以是很多很多。关键词：光耦，或门，555多谐振荡，光电转换，声光报警发光二极管目 录前 言 4第一章 设计内容及要求 .5第二章 系统设计方案选择 .5 2.1 方案一 .5 2.2 方案二 .6第三章 电路各模块原理图 .7 3.1 声光报警
4、模块 .7 3.2 数字显示模块 . 9 3.3 光电转换模块 .12第4章 电路原理及设计 .14第5章 实验、调试及测试结果与分析. . .15 第6章 结论. .166.1 结论. .166.2 设计心得和体会. .16 参考文献 .18附 录 .18 附表：元器件清单 .18 附图：电路总图.19前 言 现在的社会发展的越来越快，所以我们的生活也变得丰富多彩了。然而，伴随着我们身边的生活质量也越高了。生活的安全度也提高了。正是因为有很多高科技的发展及应用。才让我们的生活越来越方便和安全。 随着社会上各行各业的蓬勃发展，报警器已经在人们的日常生活中得到了广泛的应用，如汽车、摩托车报警器，
5、仓库大门，以及各行业安全系统中，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，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。然而传统的触摸式、开关式报警器等，虽然具有性能稳定、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，因此可以得到广泛的应用。本文设计的光电报警器是光电二极管和报警器的灵活结合，它可以运用到各种生产线上，如博物馆里的防盗系统
6、，并提示物品被盗地点，安全性能高，节约了人力资源 ，并且不易出错；还能运用到其它人力不能监测的环境。显而易见，光电报警器的运用能延伸到各个行业。第1章 ：设计内容及要求一、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）采用数码管显示被遮挡的路数，无报警显0，1路报警显1，2路报警显2，同时遮挡报警显3；3）采用5V电源供电。二、设计任务: （1）根据原理图分析电路的功能； （2） 熟悉电路中所用到的芯片的管脚及其功能； （3） 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求； （4） 写出完整、详细的课程设计报告。第二章：系统设计方案选择方案一该课程设计要
7、求的系统可由图2-1所示的原理框图组成。由电源提供红外发射二极管确定规律变化的调制电流，使发光管发出红外调制光，在一定距离以外用光电二极管接收调制光。转换后的信号经放大，检波后控制报警器，总的实验电路可以实际设计时详细设计。图2.1 方案一原理框图 其中该方案中需要用到以下电路： 多谐振荡器电路 信号放大电路 检波电路、电压比较电路 报警保持电路 可见实现该方案需要经过信号放大器、比较器、检波器，至少需要用到包括集成功放和集成运放在内的5个集成芯片。原理图设计起来较为复杂，所用原器件也比较繁多，实现题目要求有较大的困难。方案二根据课题设计要求设计方案二，初步建立系统框图如下： 数字显示 模数转
8、换声光报警器器器 光电转换该方案中主要用到以下电路： 多谐振荡器电路 报警保持电路 实现该方案较为容易，由于集成芯片只需要3个，且原理图设计简单易懂，系统功能便于实现，比较方案一可以确定此方案为本次课程设计首要选择。 第三章：电路各模块原理图3.1 声光报警模块 由于题目要求实现间歇式声光报警，故而可以选用555定时器构成多谐振荡电路实现该功能，多谐振荡电路输出为高低电平交替出现的矩形脉冲，很容易实现报警要求。首先介绍555定时器的结构功能如下：555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利用它能够方便构成多谐振荡器、单稳态触发器等多种应用电路。因使用灵活、方便，在工业控制、定时、检测、
9、报警等方面都有很广泛的应用。NE555引脚排列如图31所示，555构成多谐振荡器电路如图32所示。NE555各引脚如下：1脚是电路接地端GND； 2脚是低触发端TRIG； 3脚是输出端OUT；4脚是主复位端R，只有复位端接至高电平时多谐振荡器才能正常工作；5脚是控制电压端Uc； 6脚是高触发端THR；7脚是放电端DIS。8脚是正电源端Ucc，工作电压范围为5-18V。R1、R2和C为定时电阻和电容，C1为电压控制端稳定电容。在信号的输出端产生矩形脉冲，其振荡频率为 (Hz)图3.1 集成电路555引脚图图3.2 集成芯片555构成的多谐振荡器多谐振荡器工作时输出端OUT波形如下：其中(s) ，
10、 (s)输出脉冲占空比为 由此可知，在多谐振荡器的输出端接上蜂鸣器和发光二极管即可实现间歇式声光报警功能，具体如图33所示。该图中可以通过调节可变电阻的大小来改变蜂鸣器的鸣叫频率。图3.3 以555为核心的声光报警电路3.2 数字显示模块 另外题目中要求在报警的同时显示光线被遮挡的路数，故而考虑使用数码管，结合74LS247芯片共同实现这一功能，下面介绍如下：显示译码器主要由译码器和驱动器组成，常集中在一块芯片上，输入一般为二十进制代码，其输出的信息用于驱动显示器件，显示出十进制数字来。图3-4(a)图所示为由七段发光二极管组成的数码显示器的外形。图3-4(b)图所示为利用字段的不同组合，分别
11、显示出的0-9十个数字。图3.4 七段数码管显示器(a)及显示的数字(b) 液晶是液态晶体，它既具有液体的流动性，又有某些光学特性的有机化合物，其透明度及颜色受外加电场的控制，可做成受电场控制的七段液晶数码显示器。将液晶的7个电极做成8字形，则只要在7个电极上按七段字形的不同组合加上电压，便可显示出相应的数字。七段数码管显示器共有两种，即共阳数码管和共阴数码管，其内部结构如图3-5所示图3.5 半导体数码显示的内部结构 74LS247 为集电极开路输出的 BCD七段译码器/驱动器，主要用于驱动七段共阳数码管显示器，其引脚排列如图3-6所示: 图3.6 74LS247引脚排列图各引脚功能为：A、 B、C、D 译码地址输入端 消隐输入（低电平有效） 脉冲消隐输出（低电平有效） 灯测试输入端（低电平有效） 脉冲消隐输入端（低电平有效） (a-g) 输出（低电平有效）74LS247与共阳数码管连接电路如图3-7所示:图3.7 74LS247驱动共阳数码管电路图3-7中74LS247的A、B、C、D为BCD码输入端，当输入不同的BCD码时，可以让共阳数码管显示0-9之间不同的数字，真值表如图3-8所示。由于本次设计题目要求能分别显示0、1、2、3，实际电路中令C、D输入端对应的 2、6脚接地即可。此后详细分析如下：
