光电报 警器.doc

- 课程设计说明书课程设计名称： 数字电路课程设计 课程设计题目： 光电式报警器 学 院 名 称： 信息工程学院 专业： 电子信息工程 班级： 学号： 姓名： 评分： 教师： 2010年10月11日 14 摘 要 光电式报警器是一种光控电子报警装置，由光电转换、数码显示、555报警三个模块组成。采用光耦作为光电转换器件实现光电转换，74LS248作为数码管驱动器驱动7段共阴数码管显示报警的门路。根据设计要求组成相应电路，实现光路被遮挡时有声音报警，并且通过数码管显示被遮挡的门路。本电路具有很好的移植性，可以通过改进应用到多种场合中。可以很好的将所学的电学知识用到生活中。关键字：报警器 光电 光耦 数字显示目 录前 言 2第一章 系统的组成及工作原理 3 1.1设计任务和要求 3 1.2 系统的组成 3 1.3 工作原理 3第二章 电路仿真 7第三章 实验、调试及测试结果与分析 83.1电路的焊接 83.2电路的调试 83.3测试结果与分析 8结论 9参考文献 10附录一 11附录二 12前 言报警器的应用非常广泛。在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。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。本为设计的光电报警器是报警器和光耦结合的小小的结合，但它可以运用到各种生产线上，如纺纱工业的监测各个丝线的有无断点，并加以提示，也可以稍加改进，让其能够计数，记录生产进度，安全性能高，节约了人力资源 ，并且不易出错，还能运用到人力不能监测的环境。可见光电报警器的运用能延伸到各个行业。第一章 系统的组成及工作原理1.1 设计任务和要求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显示被遮栏的路数，无报警显0，l路显1，2路显2，同时遮挡显3。3、采用5V供电。1.2 系统的组成 整个电路由光电转换、译码显示和555震荡报警电路构成。1.3 工作原理1）光电转换模块光电转换采用光耦H92B4，光耦内由发光二极管和光敏三极管构成：采用5V直流供电，为防止光耦烧坏，应该在二极管串联一个510电阻。挡光的用具可以使用不透明的纸张，光耦中的小功率的发光二极管正常工作电流在10 mA 30mA范围内，根据欧姆定律，由I=U/R，U=5 V，10mAI30 mA，故与红外发光二极管串联的电阻值为510欧，光敏三管级管要串联一个20K欧的电阻以防止被击穿。图1-1 光电转换模块当光耦没有被阻挡时，三极管导通，引脚为低电平。当光耦被遮挡，三极管截止，引脚相当于接高电平，为高电平，由此实现了光电转换。光耦引出的电平由74LS32转换成数字信号控制报警器和数字显示电路。图1-2 74LS32的管脚图 图1-3 74LS32的真值表2）数字显示模块数字显示模块由74LS48译码器和7段共阴数码管组成：图1-4 数字显示模块光电转换过来的电平通过74LS248译码器驱动7段共阴数码管。当没有遮挡时，74LS32转换后给74LS248输入端的电平是“00”，通过译码驱动，数码管显示“0”。当1路遮挡时， “01”，通过译码驱动，数码管显示“1”。当2路遮挡输入端为“10”，通过译码后显示“2”。当两路都遮挡时输入端为“11”，译码后显示“3”。以下是74LS248的功能表： 图1-5 74LS248功能表3）555报警模块 由74LS32转换来的控制信号控制555的工作状态，只要其中一路被遮挡，555的4脚就为高电平，报警器工作3脚输出高电平使三极管导通，蜂鸣器响。同时驱动发光二极管发光。达到声光报警的效果。以下是555报警模块： 图1-5 555报警模块第二章 电路仿真本次设计的电路采用了Multisim10.1软件进行仿真；在进行仿真前，必须明确一个原则：在仿真软件上能仿真出结果的，在实际电路中不一定能得出结果。仿真只为在一个理想环境下验证一下自己的设计原理及测试一下自己所设计的电路。使用Multisim10.1对电路进行设计和实验仿真的基本步骤：1.用虚拟器件在工作区建立电路；2.选定元件的模式、参数值和标号；3.选择分析功能和参数；4.激活电路进行仿真；由于没有找到H92B4，我们采用TLP512代替了。仿真图如下:图2-1 仿真总图第三章 实验、调试及测试结果与分析3.1 焊接过程 备齐该实验所需所有元器件，合理安排版面布局，将此次试验的元器件依次焊接在电路板上，为防止虚焊，用万用表不断地检测线路之间的连通性。3.2 调试 调节输入电压Vcc将焊接好的电路接上去，按照任务要求一一测试，能够满足要求。3.3 测试结果及分析根据实验现象可得：实验结果与预期结果非常相近，验证了设计的正确性，达到了此次实验的目的。 结 论该次课程设计是一次较系统的电路设计，它将平日学习的理论知识与焊接实践完美的结合。我们进行了资料的查找，电路的设计、排版、焊接以及测试，误差分析，实验总结等。实验提高了我们分析问题，解决问题的能力，也提高了我们对于电路的排版和焊接的能力。如果我们只是从课本上或网上找一个符合要求的电路图来制作，而不是认认真真的来面对这次挑战，那这次模电课设的意义也就失去了，作为电子信息工程的学生，我们理所当然的应该提高自己的动手实践能力。在本次课设中，虽然所作的电路板不是很复杂，但是过程并不简单的。在老师的精心指导下，我们不断坚持，对电路进行细微的调整，排查，测试。经过和同伴的一起努力，我们在调整了输入电压后终于解决了问题。在这个过程中，提高了自己的思维能力，解决问题的能力，为以后的实验奠定了基础，初步了解了搜索知识的一些方法如依靠图书馆和搜索引擎。这个电路简单实用，如果将光耦电路改进后，发射和接收距离加大，用途将变得更加广泛。其中的各个模块也可以单独移植到其他实用电路中。这个电路对我的启发很大，它将我学到的数字电路知识应用到了生活中。参考文献1.精选实用电子电路260例孙余凯、项绮，明著科学出版社；2.数字电子技术基础阎石，高等教育出版社，2006年5月；3.实用电子电路500例 杨兴瑶，化学工业出版社，1996；附录一 元件清单7段共阴数码管 1个；74LS248 1个；74LS32 1个；光耦H92B4 2个；555 1个；蜂鸣器 1个；发光二极管 1个；9013 1个；电容 10uF（1个）；10nF（1 个）；电阻 100欧（7个）； 200欧（3个）；330欧（1个）；510欧（2个）；10K欧（2个）；20K欧（3个）；附录二 555定时器及其应用555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 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