光電式報警器 報告

1、題目光電式報警器內(nèi)容及要求1)采用雙光路結(jié)構(gòu)，當(dāng)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顯示被遮欄的路數(shù)，無報警顯0，l路顯1，2路顯2，同時遮擋顯3；3)采用5V供電。進度安排第1周：查閱資料，學(xué)習(xí)仿真軟件，確定方案，完成原理圖設(shè)計及仿真；第2周：領(lǐng)元器件、儀器設(shè)備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設(shè)計；第3周：檢查設(shè)計結(jié)果、撰寫課設(shè)報告。摘要報警器的應(yīng)用十分廣泛，在汽車、摩托車報警器，倉庫大門以及銀行保安系統(tǒng)中，幾乎無一例外地使用了報警器電路。而光電式報警器采用光電信號轉(zhuǎn)換的方式，不僅電路簡單，而且安全可靠。與傳統(tǒng)的報警器相比較，光電報警器可應(yīng)用的范圍更加廣泛，如火災(zāi)探測

2、、煤氣泄露報警、玻璃破碎探測等。本文設(shè)計了一種光電式報警器，該報警器通過感光器件（H92B4）把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號驅(qū)動譯碼器（CD4511）來控制數(shù)碼管的顯示，并利用邏輯或門來控制由555多諧振蕩器等組成的報警電路。該報警器的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，分別有光電轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字顯示模塊以及聲光報警模塊。關(guān)鍵詞：光耦、數(shù)碼顯示、聲光報警目錄第一章 系統(tǒng)組成····················&

3、#183;··································11.1系統(tǒng)組成框圖·············

4、83;·····································11.2系統(tǒng)原理···········&

5、#183;···········································1第二章 主要單元模塊····&#

6、183;··············································2 2.1光電轉(zhuǎn)換模塊·

7、83;·················································22.

8、2數(shù)字顯示模塊·················································

9、;··3 2.3聲光報警模塊··············································

10、·····4第三章 總體電路設(shè)計··········································&#

11、183;·········5 3.1 總體電路······································

12、3;···············5 3.2仿真結(jié)果分析·································

13、;··················6第四章 電路焊接與調(diào)試······························

14、;···················7第五章 實驗結(jié)論·····························&#

15、183;·························8參考文獻·······················

16、83;······································9附錄A 元件清單··········

17、············································10附錄B 焊接實物圖····&

18、#183;···············································11第一章 系統(tǒng)組成1.1

19、系統(tǒng)組成框圖本次設(shè)計的光電式報警系統(tǒng)主要由光耦電路、譯碼電路、數(shù)碼顯示以及聲光報警等部分組成。光耦電路實現(xiàn)光信號采集及輸出功能，數(shù)碼顯示和聲光報警部分則對光耦輸出的信號進行處理，從而產(chǎn)生報警指示作用。光耦電路 數(shù)碼顯示 譯碼電路 聲光報警 光耦電路 多諧振蕩 圖1.1 系統(tǒng)組成框圖1.2系統(tǒng)原理首先，槽型光耦中的發(fā)光二極管將電源提供的5V直流信號轉(zhuǎn)換成光信號并使其中的光敏三極管接收，槽型口的遮擋與否決定光敏三極管集電極輸出的電平高低，從而完成“電光電”信號的轉(zhuǎn)換。輸出的光控電信號通過CD4511譯碼使數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字，通過邏輯或門（74LS32）驅(qū)動由555及蜂鳴器等組成的間歇式聲光報警電

20、路，從而實現(xiàn)不同光路被遮擋時顯示不同數(shù)字和聲光報警。第二章 主要單元模塊2.1光電轉(zhuǎn)換模塊圖2.1 光電轉(zhuǎn)換模塊 圖2.2 H92B4引腳圖光耦內(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，發(fā)光二極管應(yīng)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 30mA范圍內(nèi)，根據(jù)歐姆定律：I=U/RU=5 V，10mA<I<30mA ，故與紅外發(fā)光二極管串聯(lián)的電阻值為510歐，光敏三極管要串聯(lián)一個10k的電阻防止被擊穿。當(dāng)接通電源的時候，發(fā)光管發(fā)光，光敏三極管的基極電流增加，發(fā)射結(jié)的電壓增大，當(dāng)超過三極管的導(dǎo)通電壓時，

21、三極管就會導(dǎo)通，當(dāng)基極電流繼續(xù)增加時，三極管會飽和導(dǎo)通，此時三極管相當(dāng)于工作在開關(guān)的閉合狀態(tài)，三極管C極相當(dāng)于直接接地，所以輸出信號為低電平“0”。當(dāng)有東西遮在發(fā)光管和光敏三極管中間時，三極管的發(fā)射結(jié)電壓降低，達不到它的導(dǎo)通電壓，三極管截止，此時相當(dāng)于工作在開關(guān)的斷開狀態(tài)，C極電勢接近電源電壓即為高電平“1”。即光敏三極管受到光照時C，E極相當(dāng)于短路，被遮擋時相當(dāng)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。2.2 數(shù)字顯示模塊圖2.3 數(shù)字顯示模塊圖2.4 數(shù)碼管3611AS此模塊由芯片CD4511及一位七段共陰數(shù)碼管組成。由于只需顯示數(shù)字03，故CD4511的二進制數(shù)據(jù)輸入端的最

22、高兩位2，6腳接地；最低兩位7，1腳則與光敏三極管的集電極輸出連接，七個數(shù)據(jù)輸出端分別串聯(lián)300限流電阻后接數(shù)碼管。此時CD4511正常工作，根據(jù)光耦輸入的電信號驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)字03。2.3聲光報警模塊圖2.5 聲光報警模塊此模塊使用蜂鳴器產(chǎn)生聲音報警，使用發(fā)光二極管產(chǎn)生光報警。根據(jù)要求要能發(fā)出間歇式報警，確定驅(qū)動蜂鳴器和發(fā)光二極管的信號為具有一定頻率的脈沖波，所以采用由555構(gòu)成的多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。間歇式報警的周期為：T0.7*(R1+2R2)*C式中R1 =10k，R2=25k，C=4.7uF一般人耳的間歇感知度為0.1s，所以R1 和R2分別選取10k和25k，電容C選取為4.7uF。由此

23、確定間歇報警的周期約為0.2s，頻率約為5Hz。為實現(xiàn)任一光路被遮擋產(chǎn)生聲光報警，選用74LS32邏輯或門的輸入端和輸出端分別連接光敏三極管的輸出端和555定時器的復(fù)位端（4管腳）。當(dāng)555的復(fù)位端收到高電平信號后產(chǎn)生聲光報警，收到低電平時不報警。第三章 總體電路設(shè)計3.1 總體電路圖3.1 總電路仿真圖前文所述三個單元模塊合并即為總體電路，由H92B4構(gòu)成的兩個光電轉(zhuǎn)換器采集光信號后輸出到后級數(shù)字顯示和聲光報警模塊。由于只需顯示數(shù)字03，故只需要CD4511的二進制數(shù)據(jù)輸入端的最低兩位與光電轉(zhuǎn)換器的輸出相接，七個數(shù)據(jù)輸出端分別串聯(lián)300限流電阻后接數(shù)碼管。為實現(xiàn)任一光路被遮產(chǎn)生聲光報警，選用

24、邏輯或門連接光電轉(zhuǎn)換模塊和報警模塊的控制端（即為555的復(fù)位端）。3.2仿真結(jié)果分析接通電源后，沒有光路被遮擋時數(shù)碼管顯示0。光路1被遮擋時顯1，光路2被遮擋時顯2，同時被遮擋時顯3，且任一光路被遮擋時都會發(fā)出聲光報警，這與設(shè)計要求相符。圖3.2 數(shù)碼管顯示圖當(dāng)遮住任一光路時，用示波器測得蜂鳴器兩端的波形如下：圖3.3 蜂鳴器兩端波形圖從示波器上可看出驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲的信號為具有一定頻率的穩(wěn)定脈沖波，周期約為0.2s，這與理論設(shè)計的周期相符。使用仿真軟件產(chǎn)生的成功效果，驗證了電路設(shè)計的正確性，為后續(xù)實際電路的焊接與調(diào)試提供了理論基礎(chǔ)。第四章 電路焊接與調(diào)試在焊接過程中為確保實際電路的正確和盡早發(fā)現(xiàn)問題采用分模塊進行調(diào)試的方法，即每焊接完一個模塊進行檢查調(diào)試。光電轉(zhuǎn)換模塊焊接完畢后，接通電源，用萬用表測量遮光和不遮光時光耦（H92B4）中光敏三極管集電極輸出的對地電壓分別為4.65V和0.25V，符合高低電