光耦光电式报警器设计报告.doc

光电式报警器摘要本设计为一种基于光电耦合的光电式报警器。本设计由光检测电路、555组成的多谐震荡信号发生电路、逻辑判断电路、译码显示电路等电路组成。采用光电耦合传感器的感光性来检测两路的光耦是否被遮挡，当有光耦被遮挡，则通过数码管和蜂鸣器来确认和识别，当无光耦被遮挡时数码管显示0，而蜂鸣器不报警；当有一路光耦被遮挡住时，数码管显示1，蜂鸣器报警；当2路光耦均被遮挡，数码管则显示2，蜂鸣器同时报警。整体设计简单、分模块化，充分体现了现在电路设计分工合作的思想，同时，本设计有很大的经济应用价值，可以用来防盗报警或工业检测报警等等。关键字：光电耦合 555多谐振荡 模块化 目录前 言3第一章 设计内容及要求4第二章 系统组成及工作原理42.1系统组成 42.2工作原理 5第三章 系统设计方案 5 3.1 方案一 5 3.2方案二 6 3.3方案选择 7第四章 电路设计、参数选择7 4.1光电检测电路74.2 逻辑判断电路 84.3驱动电路 84.4 显示电路和报警电路9第五章 实验调试过程与测试结果分析10 5.1调试过程和现象105.2测试结果 115.3测试总论 11总 结 13参考文献 14附 录 14 前言随着社会上各行各业的蓬勃发展，报警器已经在人们的日常生活中得到了广泛的应用，如汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及各行业的安全系统中，几乎无一例外的私用了报警电路。随着社会科学技术的迅猛发展，人们对于报警器的性能要求也越来越高，然而传统的触摸式、开关式报警器已不能满足人们对于家电的智能化和可靠性的要求。由于光电技术的发展，使得这一难题迎刃而解，光电式报警器随之而产生。如今，光电式报警器已经广泛应用到了工农业、自动化机械、医疗电子等各个行业。本设计基于光电式报警器的功能而建立模型，借助于逻辑电路，采用模块化设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强，在充分体现光电式报警器的功能同时，使其更稳定，更利于应用到生活。本设计光电式报警器实用光耦，以及加上一些逻辑器件的组合，简单而实用的完成设计要求。具有节能，安全性高，稳定性好的特点，可以充分应用的到各个安全防范地带。第一章 设计内容及要求【设计基本要求】1. 采用双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式光电报警。2. 采用LED显示被遮挡的路数，无报警显示0；1路显示1；2路显示2；同时遮挡显示3.3. 采用5V供电。【主要参考元件】 光耦、74LS08，74LS48 【提高要求】：无第二章 系统组成及工作原理2.1系统组成 2.2工作原理 首先由两路光耦电路进行检测，将得到的电平信号交由逻辑判断中心进行判断。然后把检测到的输入信号送给译码器进行译码显示被遮挡的光路数，同时，逻辑判断的结果输出电平交由驱动电路，当为高电平时，多谐振荡器起振，产生方波信号，继而驱动LED和蜂鸣器的报警。第三章 系统设计方案3.1方案一 用红外二极管进行电路设计，电压提供规律变化的调制电在一定距离用接收管接收调制光。由于5V电压转换后信号相对较弱，需要必要的放大电路。因此，此方案需要设计：多谐振荡电路信号放大电路检波电路、电压比较电路报警显示电路3.2方案二 从图中可以分析到： 本设计从数字电路角度设计，用逻辑电平的高低来判断光路的状态，而不必考虑信号的强弱问题，从而简化了电路。 电路模块主要有：光电检测电路逻辑判断电路驱动电路显示报警电路3.3方案选择 从方案的情况来看，方案一的原理更复杂，并且报警电路的灵敏性不太高，故采用方案二。用数字电路的知识来设计报警电路，使得原理更简单，并且电路的性能得到提高！第四章 电路设计、参数选择 4.1光电检测电路 当任一光耦被遮挡住的时候，光敏三极管处于截止状态，电路输出为高电平，否则输出为低电平，两路光耦输出作为下一级的输入。R11,R17=510oh, R12,R18=20k4.2逻辑判断电路A、 B路为两路光耦输出，送入74LS48译码驱动，同时经过或门，判断是否有信号产生，送给555多谐振荡电路，作为其使能信号。4.3 驱动电路555典型的多谐振荡电路，2、6管脚连接，3为驱动输出 C1=10uF，c2=0.01uF，R13=10k ,R6=10k,R5=10k 为可调电位器，可调节输出驱动频率 T=(R5+R6+R13)*C1*ln24.4 显示电路和报警电路 (数码显示) （报警闪光）第五章 实验调试过程与测试结果分析5.1调试过程和现象调试用到的仪器有：数字万用表、5V直流稳压电源。调试分模块进行调试第一步 将光电转换部分焊接完毕后，接通电源，用数字万用表分别测试挡光和不挡光A、B两点的电压，第一次测试结果是挡光和不挡光的电压值都一样，这说明电路出现了问题，关闭电源，用万用表的蜂鸣档检查电路是否有短路和断路的地方，结果没有，然后又检查了是否将电路焊错了，器件管脚是否搞错了，仔细一检查才发现是将光耦中光敏三极管的发射极和集电极搞反了，将电路改正后再次用万用表测试，结果是不挡光时A=B=0.25V，挡光时A=B=4.7V，符合高低电平的要求，可以焊接下一个模块。第二步 将数码显示部分的译码器和数码管焊接完毕后，一接通电源，数码管就显示0，用纸片遮挡住光路1，数码管显示1，遮挡住光路2，数码管显示2，同时遮挡，数码管显示3，符合设计要求，说明数码显示这个模块没有出现问题，可以焊接下一个模块。第三步 将74LS32和光电报警部分焊接完毕后，接通电源，声光报警部分不工作，用纸片遮挡住光路1，发出间歇式声光报警，遮挡住光路2，也发出间歇式声光报警，同时遮挡，同样能发出间歇式声光报警，符合设计要求，这部分也没有出现问题，所有电路全部焊接调试完毕。最后调试成功后的电路实现的功能为： 1.当任一路光被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警。2.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。5.2测试结果无遮挡1路遮挡2路遮挡全遮挡5.3测试结论 由测试结果来看，设计达到了预期的目的，完成了对光路的检测，并且成功显示并给予了报警。总 结在这次课程设计中，通过对“光电报警器”的设计、安装以及调试，笔者从中学到了不少知识。在做这个题目的过程中，笔者和搭档一起查资料、学习、设计。这些必要的准备工作完成后，又一起安装电路、焊接电路、测试改进、分析问题。最后得出了比较满意的结果。本次实践中，进一部加深了笔者对平时所学理论知识的理解和掌握，也了解到要把学到的知识用于实践中，不只重视理论，要考虑学到的东西能用在那方面，例如笔者正开始学微机原理，我发现电路主机本上都是由我们以前学过的集成逻辑电路组成。本次实验培养了笔者的自学能力和独立找出问题、分析问题的能力和动手能力。在本次实验中，学到了做任何事情都要有耐心，电路焊好并不代表你已经成功了，测试也是一个很重要的阶段。在测试的过程，笔者掌握了一些电路调试的方法和一般规律，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。不是电路在电脑上能仿真出来连接到电路板上就能测试成功，可能在实验的过程中要不断修改方案。本次设计性实验通过利用光耦及对管这两个廉价的元器件制造出了实用价值更高的光电报警器，该报警器通过555多谐振荡器，74LS32，74LS247，数码管 ，蜂鸣器，发光二极管与光耦，对管的巧妙结合，实现了光电报警器可用价值。同时通过两种方案的比较，利用光耦来制造光电报警器效果更好。参考文献1.数字电路基础 清华大学电子学教研组 编2.模拟电子技术基本教程 华成英 主编附 录1. 电路原理