光電式報(bào)警器

1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程設(shè)計(jì)名稱： 課程設(shè)計(jì)題目： 光電式報(bào)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(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 評(píng)分： 教師： 20 10 年 月 日摘 要： 本文設(shè)計(jì)了一種光電式報(bào)警器，該報(bào)警器通過(guò)感光器件把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，控制數(shù)碼管的顯示以及報(bào)警電路。利用了部分?jǐn)?shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)能在報(bào)警過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)路數(shù)的顯示功能。該報(bào)警器的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，有三個(gè)模塊即光電轉(zhuǎn)換模塊、定時(shí)模塊以及顯示模塊組成。各模塊功能獨(dú)立，可擴(kuò)充性強(qiáng)，很有經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。關(guān)鍵字：光電轉(zhuǎn)換、定時(shí)器、模塊。目錄前言······

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

3、83;···4第一章 設(shè)計(jì)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(jì)3.1報(bào)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(shí)驗(yàn)調(diào)試與分析····························&#

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

9、83;13參考文獻(xiàn)················································

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

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

12、·············18前 言報(bào)警器的應(yīng)用非常廣泛。在汽車、摩托車報(bào)警器，倉(cāng)庫(kù)大門，以及家庭保安系統(tǒng)中，幾乎無(wú)一例外地使用了報(bào)警器電路。隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)報(bào)警器的性能提出了越來(lái)越高的要求。傳統(tǒng)的報(bào)警器通常采用觸摸式、開(kāi)關(guān)報(bào)警器等。這類報(bào)警器具有性能穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，但是也具有應(yīng)用范圍窄等缺點(diǎn)。而且安全性能也不是很好。光電報(bào)警就很好的改善了這點(diǎn)。如今，光電報(bào)警器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化儀表、醫(yī)療電子設(shè)備等領(lǐng)域本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)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(jì)思想，使設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單、方便、靈活性強(qiáng)。電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，工作穩(wěn)定，因此得到了廣泛的應(yīng)用。本為設(shè)計(jì)的光電報(bào)警器是報(bào)警器和光耦結(jié)合的小小的結(jié)合，但它可以運(yùn)用到各種生產(chǎn)線上，如紡紗工業(yè)的監(jiān)測(cè)各個(gè)絲線的有無(wú)斷點(diǎn)，并加以提示，也可以稍加改進(jìn)，讓其能夠計(jì)數(shù)，記錄生產(chǎn)進(jìn)度，安全性能高，節(jié)約了人力資源 ，并且不易出錯(cuò)，還能運(yùn)用到人力不能監(jiān)測(cè)的環(huán)境。可見(jiàn)光電報(bào)警器的運(yùn)用能延伸到各個(gè)行業(yè)。 第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1 、設(shè)計(jì)基本要求1、 采用雙光路結(jié)構(gòu)，當(dāng)任一光路被遮擋時(shí)，報(bào)警器發(fā)出間歇式聲光報(bào)警；2、 采用LED顯示被遮擋的路數(shù)，無(wú)報(bào)警顯0，1路顯1，2路顯2，同時(shí)遮擋顯3；3、 采

14、用5V供電?！局饕獏⒖荚浚汗怦?，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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)，數(shù)字顯示系統(tǒng)，555報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)光照光敏3級(jí)管輸出高低電平來(lái)控制74LS48顯示數(shù)字是哪路被擋，同時(shí)由555報(bào)警器發(fā)出間歇式的報(bào)警聲。報(bào)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(bào)警電路組成。，當(dāng)兩路電路都沒(méi)有被遮擋的時(shí)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(guò)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(dòng)蜂鳴器響，故不會(huì)響鈴，同時(shí)光耦上端的的低電平信號(hào)與74LS48中的1、7腳輸入的信號(hào)，輸出的信號(hào)通過(guò)共陽(yáng)數(shù)碼管顯示為0。當(dāng)光耦有其中一路被遮擋后，擋住的光耦不能短路，處于斷開(kāi)，兩個(gè)光耦上端的點(diǎn)平有一個(gè)為高，另一個(gè)為低，然后經(jīng)過(guò)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(huì)響鈴。同時(shí)光耦上端的的高、低電平信號(hào)與74LS48中的1、7（7、1）腳輸入的信號(hào)，輸出的信號(hào)通過(guò)共陽(yáng)數(shù)碼管顯示為1、2。當(dāng)兩路光耦都被遮擋的時(shí)候，光耦就會(huì)都不導(dǎo)通，光耦在截止?fàn)顟B(tài)，即光耦上端兩端電壓都為高，然后經(jīng)過(guò)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(dòng)蜂鳴器響，故會(huì)響鈴，同時(shí)光耦上端的的高電平信號(hào)與74LS48中的1、7腳輸入的信號(hào)，輸出的信號(hào)通過(guò)共陽(yáng)數(shù)碼管顯示為3。第三章 電路設(shè)計(jì)3.1 報(bào)警模塊考慮到間歇性聲光報(bào)警電路可以采用555振蕩電路實(shí)現(xiàn) 圖3.1報(bào)警電路圖通過(guò)555定時(shí)器構(gòu)成自激多諧振蕩器產(chǎn)生的矩形脈沖來(lái)控制喇叭的間歇式的叫聲。對(duì)于多諧振蕩器可根據(jù)T=0.7*(R5+2R13)*C1來(lái)確定間歇時(shí)間，導(dǎo)通時(shí)間為T1=0.7*（R5+R13）*C1，充電時(shí)間T2=T- T1 .555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)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(dāng) 5 腳懸空時(shí)，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(shí) 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(dāng)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(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)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(shí)現(xiàn)1端和7端為低電平時(shí)，數(shù)碼管顯示0；1為高電平7為低電平時(shí)，數(shù)碼管顯示1；1為低電平7為高電平時(shí)，數(shù)碼管顯示2；1為高電平7同時(shí)為高電平時(shí)，數(shù)碼管顯示3。 74LS48是一款高電平驅(qū)動(dòng)的數(shù)字譯碼芯片，輸出有效點(diǎn)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(dòng)的和共陽(yáng)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(dòng)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(gè)100歐的電阻，以保護(hù)數(shù)碼管不被燒壞，倘若數(shù)碼管顯示的過(guò)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(gè)510電阻。同時(shí)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(jí)管要串聯(lián)一個(gè)20k的電阻以防止被擊穿。圖5 ：光電轉(zhuǎn)換圖光敏3級(jí)管受到光照時(shí)C，E級(jí)相當(dāng)于短路。被遮擋時(shí)相當(dāng)于斷路。這就有了高低電平的輸出來(lái)控制后面的數(shù)字電路部分，實(shí)際上這部分是實(shí)現(xiàn)了把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的功能。第四章 實(shí)驗(yàn)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(bào)警器沒(méi)有報(bào)警，發(fā)光二極管也沒(méi)反應(yīng)。問(wèn)題出現(xiàn)：可能是報(bào)警模塊出現(xiàn)問(wèn)題。隨即用萬(wàn)用表檢查此模塊，參照電路圖經(jīng)過(guò)細(xì)致排查找出問(wèn)題所在：555的6，7管腳接反了。改正錯(cuò)誤之后，再連電路，二級(jí)管發(fā)光正常但蜂鳴器亦不能響。問(wèn)題出現(xiàn)：可能是蜂鳴器出問(wèn)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(wàn)用表檢查蜂鳴器兩端發(fā)現(xiàn)電壓過(guò)小，不能