光电报警器课程设计.doc

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一绪论 2

二设计要求 2

四设计原理及电路图 4

4.1报警电路原理图 4

4.2数码管显示原理图 4

4.3光电转换设计原理图 5

五器件清单及简单介绍 5

5.1光耦 5

5.2555芯片 6

5.2.1555芯片连线图 6

5.2.2555芯片工作表 7

5.374LS32译码器 7

5.3.1；74LS32译码器译码表 7

5.3.2；74LS32引脚接线图 7

5.474LS48译码器 8

5.4.1电路接线图 8

5.4.274LS48引脚图 8

5.4.374LS48译码表 8

六控制系统实现 9

七proteus仿真电路图 10

7.1无光遮挡的情况下数码管显示状态 10

7.2当通道1被遮挡时，数码管的显示状态 10

7.3当通道2被遮挡时，数码管的显示状态 11

7.4当通道全部被遮挡时，数码管的显示状态 11

八设计心得 12

九参考资料 12

一绪论

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。

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。

本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件组成的光电转换电路，可以探测出光线是否被阻挡的信息，并通过把光信号转换成电信号来把这种信息传递至后面的数码显示电路以及声光报警电路以实现控制数码管显示与报警器报警的功能。

其中声光报警部分通过555定时器组成的多谐振荡器来控制蜂鸣器发出鸣叫声和发光二极管发出光亮来代替报警效果。

整个设计利用了部分数字逻辑电路，能实现在报警过程中同时显示对应路数的功能。

且该报警器的设计采用模块化结构，即：

光电转换模块、报警模块和显示模块。

各单元电路功能结构相对独立，可扩充性强，具有很高的经济利用价值。

二设计要求

1设计一个光电传感器，采用光耦电阻，当有物体遮挡光电传感器所设置的通道时，报警器会自动发出声音，数码管并显示相应遮挡的通道位置（设通道代码分别为1，2，3），当所设计的光电传感器通道一被遮挡时，报警器发出响声，数码管显示1，当所设计的光电传感器通道二被遮挡时，报警器发出声响，同时数码管显示2，当通道三被遮挡时也一样，当光电传感器没有物体遮挡所设计的通道时，报警器不发出声响，数码管不显示。

2设计主要材料

光耦，555芯片，74LS32译码器，74LS48译码器

三设计方案论证

报警器设计电路

光电转换电路设计装置

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。

译码输出电路

数码管显示

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脚输入的信号，输出的信号通过共阳数码管显示为3。

四设计原理及电路图

4.1报警电路原理图

4.2数码管显示原理图

4.3光电转换设计原理图

五器件清单及简单介绍

5.1光耦

　耦合器以光为媒介传输电信号。

它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。

目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。

光耦合器一般由三部分组成：

光的发射、光的接收及信号放大。

输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。

这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。

由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻原件，因而具有很强的共模抑制能力。

所以，它在长线传输信息中作为终端隔离原件可以大大提高信噪比。

在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大提高计算机工作的可光耦合器的主要优点是：

信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。

光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器（SSR）、仪器仪表、通信设备及微机接口中。

在单片机开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。

靠性。

5.2555芯片

　555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1和图2.9.2所示。

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3　　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。

5.2.1555芯片连线图

5.2.2555芯片工作表

5.374LS32译码器

5.3.1；74LS32译码器译码表

A

B

o

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

5.3.2；74LS32引脚接线图

5.474LS48译码器

5.4.1电路接线图

5.4.274LS48引脚图

5.4.374LS48译码表

六控制系统实现

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脚输入的信号，输出的信号通过共阳数码管显示为3

七proteus仿真电路图

7.1无光遮挡的情况下数码管显示状态

7.2当通道1被遮挡时，数码管的显示状态

7.3当通道2被遮挡时，数码管的显示状态

7.4当通道全部被遮挡时，数码管的显示状态

八设计心得

通过本次光电报警器的设计，对光电知识的实际应用有了更深刻的理解和体会，这次课程设计，不仅提高了动手能力，对设计的整个流程有了一定的了解，更了解到了光电知识应用的广泛性和前景。

设计的成功，极大地提高了自信心，促进了对光电的学习兴趣，明白了理论联系实际的重要性。

此次设计清楚了一项设计的整体流程：

明确设计要求、功能及功能模块的设计，查阅相关资料并确定元器件，电路连接、调试、调整改进与检查，电路成型，总结；设计电路时，上网查阅了很多资料，这培养了搜索的能力，开拓了视野。

调试过程中掌握了一些电路调试的方法和规律，同时也掌握了如何来检查和排除实验中的所遇到的一些常见故障，明白了动手的重要性，懂得了实践出真知的道理。

电路的连接和调试极大地提高了动手实践能力，这也是目前较为缺乏的。

作为工科的学生，就应该具备这样的动手能力。

最后，设计报告的制作还培养了整理知识的能力。

总之，这次设计，认识到了知识的局限性，培养了动手能力，懂得了团队合作精神，对今后的学习起到了极大的促进作用。

九参考资料

[1]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社,2002

[2]阎石.数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社，2006

[3]邱关源.电路（第五版）.高等教育出版社，2006

[4]郑步生.Multisim2001电路设计及防真入门与应用.电子工业出版社，2008

[5]彭嵩.脉数实验指导书.南昌航空大学信息工程学院，2011

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