光電式報警器

1、 課程設(shè)計說明書課程設(shè)計名稱： 課程設(shè)計題目： 光電式報警器 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 電子信息工程 班級： 學(xué)號： 姓名： 評分： 教師： 20 10 年 月 日摘 要： 本文設(shè)計了一種光電式報警器，該報警器通過感光器件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，控制數(shù)碼管的顯示以及報警電路。利用了部分數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)能在報警過程中實現(xiàn)對應(yīng)路數(shù)的顯示功能。該報警器的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，有三個模塊即光電轉(zhuǎn)換模塊、定時模塊以及顯示模塊組成。各模塊功能獨立，可擴充性強，很有經(jīng)濟利用價值。關(guān)鍵字：光電轉(zhuǎn)換、定時器、模塊。目錄前言······

2、83;·················································

3、83;···4第一章 設(shè)計內(nèi)容及要求··································5第二章 系統(tǒng)組成及工作原········&#

4、183;······················6第三章電路設(shè)計3.1報警模塊·························

5、;·······················83.2數(shù)字顯示模塊·························&

6、#183;·····················93.3光電轉(zhuǎn)換模塊··························

7、83;···················10第四章 實驗調(diào)試與分析····························&#

8、183;····12 第五章收獲與體會···········································

9、83;13參考文獻················································

10、83;14附錄一······································15附錄二··········

11、;··························16附錄三·······················

12、·············18前 言報警器的應(yīng)用非常廣泛。在汽車、摩托車報警器，倉庫大門，以及家庭保安系統(tǒng)中，幾乎無一例外地使用了報警器電路。隨著社會科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對報警器的性能提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的報警器通常采用觸摸式、開關(guān)報警器等。這類報警器具有性能穩(wěn)定、實用性強等特點，但是也具有應(yīng)用范圍窄等缺點。而且安全性能也不是很好。光電報警就很好的改善了這點。如今，光電報警器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自動化儀表、醫(yī)療電子設(shè)備等領(lǐng)域本實驗的設(shè)計借助于模擬電路

13、和數(shù)字邏輯電路，采用模塊化的設(shè)計思想，使設(shè)計變得簡單、方便、靈活性強。電路簡單容易實現(xiàn)，工作穩(wěn)定，因此得到了廣泛的應(yīng)用。本為設(shè)計的光電報警器是報警器和光耦結(jié)合的小小的結(jié)合，但它可以運用到各種生產(chǎn)線上，如紡紗工業(yè)的監(jiān)測各個絲線的有無斷點，并加以提示，也可以稍加改進，讓其能夠計數(shù)，記錄生產(chǎn)進度，安全性能高，節(jié)約了人力資源 ，并且不易出錯，還能運用到人力不能監(jiān)測的環(huán)境。可見光電報警器的運用能延伸到各個行業(yè)。 第一章 設(shè)計內(nèi)容1.1 、設(shè)計基本要求1、 采用雙光路結(jié)構(gòu)，當任一光路被遮擋時，報警器發(fā)出間歇式聲光報警；2、 采用LED顯示被遮擋的路數(shù)，無報警顯0，1路顯1，2路顯2，同時遮擋顯3；3、 采

14、用5V供電。【主要參考元件】：光耦，555，74LS32，74LS48 。第二章 系統(tǒng)的組成及工作原理電路部分組成：電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號系統(tǒng)，數(shù)字顯示系統(tǒng)，555報警系統(tǒng)。通過光照光敏3級管輸出高低電平來控制74LS48顯示數(shù)字是哪路被擋，同時由555報警器發(fā)出間歇式的報警聲。報警器控制器器數(shù)碼顯現(xiàn)譯碼輸出光電轉(zhuǎn)換圖2.1系統(tǒng)原理框圖 電路工作原理：該電路由槽型光電傳感器，數(shù)碼顯示電路。555多諧振蕩電路及聲光報警電路組成。，當兩路電路都沒有被遮擋的時候，光耦是導(dǎo)通的，即光耦上端兩端電壓都為低，然后經(jīng)過74LS32或門以后的總的電壓為低，低電壓與555的管腳4相連，RS使得555輸出一直為低，

15、不能驅(qū)動蜂鳴器響，故不會響鈴，同時光耦上端的的低電平信號與74LS48中的1、7腳輸入的信號，輸出的信號通過共陽數(shù)碼管顯示為0。當光耦有其中一路被遮擋后，擋住的光耦不能短路，處于斷開，兩個光耦上端的點平有一個為高，另一個為低，然后經(jīng)過74LS08或門以后的總的電壓為高，高電壓與555的管腳4相連，使得555能夠正常工作，產(chǎn)生矩形脈沖，使蜂鳴器會響鈴。同時光耦上端的的高、低電平信號與74LS48中的1、7（7、1）腳輸入的信號，輸出的信號通過共陽數(shù)碼管顯示為1、2。當兩路光耦都被遮擋的時候，光耦就會都不導(dǎo)通，光耦在截止狀態(tài)，即光耦上端兩端電壓都為高，然后經(jīng)過74LS32或門以后的總的電壓為高，低

16、電壓與555的管腳4相連，使得555輸出一直為矩形脈沖，驅(qū)動蜂鳴器響，故會響鈴，同時光耦上端的的高電平信號與74LS48中的1、7腳輸入的信號，輸出的信號通過共陽數(shù)碼管顯示為3。第三章 電路設(shè)計3.1 報警模塊考慮到間歇性聲光報警電路可以采用555振蕩電路實現(xiàn) 圖3.1報警電路圖通過555定時器構(gòu)成自激多諧振蕩器產(chǎn)生的矩形脈沖來控制喇叭的間歇式的叫聲。對于多諧振蕩器可根據(jù)T=0.7*(R5+2R13)*C1來確定間歇時間，導(dǎo)通時間為T1=0.7*（R5+R13）*C1，充電時間T2=T- T1 .555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在

17、電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當接通電源后（1.515V直流工作電壓）,

18、多諧振蕩器起振,輸出1.02.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。3.2 數(shù)字顯示模塊顯示電路選擇74LS48和共陰BCD七段譯碼器圖2.4 74LS148與共陰數(shù)碼器的鏈接圖譯碼顯示電路如下：實現(xiàn)1端和7端為低電平時，數(shù)碼管顯示0；1為高電平7為低電平時，數(shù)碼管顯示1；1為低電平7為高電平時，數(shù)碼管顯示2；1為高電平7同時為高電平時，數(shù)碼管顯示3。 74LS48是一款高電平驅(qū)動的數(shù)字譯碼芯片，輸出有效點位為高電平，可以配上共陰的數(shù)碼管，我們也可以選著74L

19、247低電平驅(qū)動的和共陽數(shù)碼管，更具自己的喜好選著不同芯片，本為采用的是74LS48。芯片74LS48動共陰數(shù)碼管的譯碼器，所以在共陰數(shù)碼管之前要加8個100歐的電阻，以保護數(shù)碼管不被燒壞，倘若數(shù)碼管顯示的過與亮了就要增大電阻的阻值。3.3 光電轉(zhuǎn)換模塊再次光電轉(zhuǎn)換采用光耦，光耦內(nèi)由發(fā)光二極管和光敏三極管構(gòu)成：采用5V直流供電，為防止光耦燒壞，應(yīng)該在二極管串聯(lián)一個510電阻。同時擋光的用具可以使用不透明的紙張，光耦中的小功率的發(fā)光二極管正常工作電流在10 mA 30mA范圍內(nèi)，根據(jù)歐姆定律，由I=U/R，U=5 V，10mA<I<30 mA，故與紅外發(fā)光二極管串聯(lián)的電阻值為510歐

20、，光敏三管級管要串聯(lián)一個20k的電阻以防止被擊穿。圖5 ：光電轉(zhuǎn)換圖光敏3級管受到光照時C，E級相當于短路。被遮擋時相當于斷路。這就有了高低電平的輸出來控制后面的數(shù)字電路部分，實際上這部分是實現(xiàn)了把電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的功能。第四章 實驗調(diào)試與分析接好電路，接通電源，看到的是數(shù)碼管顯示0，表示正常。接著拿黑卡片擋住光耦，數(shù)碼管顯示正常，但報警器沒有報警，發(fā)光二極管也沒反應(yīng)。問題出現(xiàn)：可能是報警模塊出現(xiàn)問題。隨即用萬用表檢查此模塊，參照電路圖經(jīng)過細致排查找出問題所在：555的6，7管腳接反了。改正錯誤之后，再連電路，二級管發(fā)光正常但蜂鳴器亦不能響。問題出現(xiàn)：可能是蜂鳴器出問題了。經(jīng)檢查蜂鳴器果能不能工作，遂換之。再檢查依能不響。用萬用表檢查蜂鳴器兩端發(fā)現(xiàn)電壓過小，不能