光电报警器的课程设计报告.docx

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光电报警器的课程设计报告

电子课程设计报告

光电报警器

姓名：

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专业：

计算机科学与技术

班级：

学号：

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同组人：

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指导教师：

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摘要：

本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过利用光耦构成的光电转换模块实现能在报警过程中实现对应路数的显示功能。

该报警器的设计共三个模块，通过分块方法可以更加方便的对电路进行检查及设计。

在实验过程中可以根据实际需要分别对各个电路进行扩充或者改良，实用性强。

关键字：

光电、显示、报警、模块。

目录

前言………………………………………………………….3

第一章设计要求………………………………………………4

第二章电路各模块设计原理………………………………………5

2.1报警模块

2.2数字显示模块

2.3光电转换模块

第三章电路原理及设计…………………………………………7

第四章实验调试与分析…………………………………………7

结论………………………………………………………….9

参考文献……………………………………………………………9

附录…………………………………………………………9

前言

随着科学技术的发展，为了适应人们的安全需要，报警器的使用越来越广泛，制作工艺也越来越精良，实现过程越来越简单。

集成电路的出现无疑带来了报警行业的一次飞跃。

如今的报警器在各个行业保驾护航。

例如医院医疗设备，汽车尾灯感应报警，摩托车报警，信用卡防盗，银行防盗，学校火情报警等等。

该光电报警器对传统报警器虽然性能稳定、实用性强但是应用范围窄等缺点进行了改良，同时也在安全性方面有了长足的进步。

在充分利用资源的基础上使用最少的耗材达到最好的目标是我们的设计目的该报警电路设计原理简单，使用到的芯片元件少，易于实现，在一定程度上也可以节约成本。

同时使用模块设计，大大方便了线路调试，更有利于线路的后期扩充。

第一章：

【设计基本要求】

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显示被遮挡的路数，无报警显0，1路显1，2路显2，同时遮挡显3；

3、采用5V供电。

【主要参考元件】：

光敏3级管，555，74LS32，74LS247。

根据课题设计要求初步建立系统框图

（控制电位高低）（显示0123）（间歇报警）

第二章：

电路各模块设计原理

2.1报警模块

首先，采用555振荡电路可以实现间歇性报警功能，首先了解555芯片的结构性能介绍如下：

图1：

555芯片管脚图图2：

报警电路图

通过555定时器构成自激多谐振荡器产生的矩形脉冲来控制喇叭的间歇式的叫声。

2.2数字显示模块

其次，显示电路选择74LS247——7段译码器：

图3：

74LS247——7段译码器管脚图

译码显示电路如下：

实现1端和7端为低电平时，数码管显示0；1为高电平7为低电平时，数码管显示1；1为低电平7为高电平时，数码管显示2；1为高电平7同时为高电平时，数码管显示3。

3端为低电平时，数码管显示8；5端为低电平时，数码管全熄。

图4：

数字显示电路图

74LS247译码器的真值表：

2.3光电转换模块

再次光电转换采用红外线发光二极管和光敏三极管构成：

图5：

光电转换图

光敏3级管受到光照时C，E级相当于短路。

被遮挡时相当于断路。

这就有了高低电平的输出来控制后面的数字电路部分，实际上这部分是实现了把电信号转换成数字信号的功能。

另外电路中还用到了一个或门74LS32

图6：

74LS32的管脚图图7：

74LS32的真值表

第三章：

电路工作原理

本电路由3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74LS247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。

电路设计：

采用5V直流供电，为防止光耦烧坏，应该在二极管串联一个510Ω电阻。

同时挡光的用具可以使用不透明的纸张

芯片74LS247是驱动共阳数码管的译码器，所以在共阳数码管之前要加几个100Ù的电阻，以保护数码管不被烧坏，倘若数码管显示的过与亮了就要增大电阻的阻值。

对于多谐振荡器可根据T=0.7*（R12+2R13）*C1来确定间歇时间，导通时间为T1=0.7*（R12+R13）*C1，充电时间T2=T-T1由电路图可以算出导通时间为1.3S。

第四章：

实验调试与分析

这是一个比较耗时的环节，仿真电路时成功的但是实际调试过程出现不少问题

1、开始连接好电路后接通，发现数码管没有显示，扬声器声音持续相应正常。

后来发现领取的数码管是共阴的，于是换成74LS148译码器，显示3而不是0正常。

2、对光耦光线其中一路进行遮挡，发现遮挡后显示没有变化，于是检查仿真电路图，发现1、7接口接的是高电位，这个接法是不能正确显示的。

通过改变1、7接口的高低电位位置，显示最终正常，挡住1显示1，挡住2显示2，全档显示3.

3、也不会发生间歇性报警，也就是说遮挡其中一路电路时并没有产生周期性的脉冲，检查线路发现而接管的线路输出与出入位置接反。

重置后达到实验要求。

结论

实验过程中仿真与设计线路毕竟有差距，比如实验过程中分不清数码管共阴共阳数码管但是仿真中软件有注释。

如果是共阴数码管应使用74LS148译码器（共阴译码器）

线路连接时使用的导线多，芯片连接应特别耐心，不能漏掉高低电位的接线，否则芯片不能正常工作。

同时，采用5V供电防止烧坏芯片。

实验设计的电路应该尽量简单明了，最好一个部分实现一个功能，这样的电路思路清晰，方便他人实际设计。

参考文献:

[1]杨兴瑶。

实用电子电路500例。

化学工业出版社。

1996。

[2]阎石。

数字电子技术基础。

高等教育出版社。

1997。

[3]白中英。

数字逻辑与数字系统。

科学出版社。

2008年

附录:

元件清单：

共阴数码管1个；

74LS148译码器1个；

光电耦合器2个

555芯片1个；

发光2级管1个；

74LS32芯片1个；

电容2个；

实验板一块（内附扬声器，5V电源）

电阻若干

导线若干

电路总图：