光电报警器的课程设计报告

电子课程设计报告电子课程设计报告 光电报警器光电报警器 姓姓 名 名 专专 业 计算机科学与技术业 计算机科学与技术 班班 级 级 学学 号 号 同同 组组 人 人 指导教师 指导教师 1 摘摘 要要 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 关关 键键 字 字 光电 显示 报警 模块 2 目目 录录 前前 言言 3 第一章第一章设计要求设计要求 4 第二章第二章 电路各模块设计原理电路各模块设计原理 5 2 1 报警模块报警模块 2 2 数字显示模块数字显示模块 2 3 光电转换模块光电转换模块 第三章第三章 电路原理及设计电路原理及设计 7 第四章第四章 实验调试与分析实验调试与分析 7 结结 论论 9 参考文献参考文献 9 附附 录录 9 3 前前 言言 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 4 第一章第一章 设计基本要求设计基本要求 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 光电报警系统 接 通 电 源 光电转换模块显示模块555 震荡报警 模块 5 第二章 电路各模块设计原理第二章 电路各模块设计原理 2 1 报警模块报警模块 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 6 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 7 2 3 光电转换模块光电转换模块 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 8 第三章 电路工作原理第三章 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 510 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 100 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 第四章 实验调试与分析实验调试与分析 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 结结 论论 9 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