光电报警器的课程设计报告

年4月19日光电报警器的课程设计报告文档仅供参考光电报警器的课程设计1.1、设计基本要求采用双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警；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；采用5V供电。【主要参考元件】：光耦，555，74LS32，74LS247。1.2设计方案根据课题设计要求初步建立如下系统框图报警器控制器器数码显现译码输出报警器控制器器数码显现译码输出光电转换光电转换图1.1系统原理框图2.1总体电路设计本电路由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。经过光照光敏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。芯片74LS247是驱动共阴数码管的译码器，因此在共阳数码管之前要加几个330欧的电阻本电路由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。经过光耦的光敏三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：2.2报警模块首先，考虑到间歇性声光报警电路能够采用555振荡电路实现，首先了解555芯片的结构性能：图2.1：555芯片管脚图图2.2：报警电路图经过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。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由电路图能够算出导通时间为：T=0.7*（510K+2*20K）*330uF=1.235KHZ555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。图2.3：555芯片的内部结构图2.3数字显示模块其次，显示电路选择74LS247和共阴7段LEDS译码管图2.474LS247与共阴数码管的链接图74LS247引脚功能表—七段译码驱动器功能表图2.5：74LS48引脚功能译码显示电路如下：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。74LS247是一款低电平驱动的数字译码芯片，输出有效点位为低电平，能够配上共阳的数码管，我们也能够选着74LS48高电平驱动的和共阴数码管，更具自己的喜好选着不同芯片，本为采用的是74LS247。芯片74LS247动共阴数码管的译码器，因此在共阳数码管之前要加8个100欧的电阻，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2.5光电转换模块再次光电转换采用光耦，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510Ω电阻。同时挡光的用具能够使用不透明的纸张，光耦中的小功率的发光二极管正常工作电流在10mA～30mA范围内，根据欧姆定律，由I=U/R，U=5V，10mA<I<30mA，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240Ù的电阻以防止被击穿。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2.5蜂鸣器的结构原理压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.0~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电路原理和介绍由上述的方法，设计出了附录二中的电路图，下面简单的叙述先电路的工作原路，电路中的左侧为第一路，右侧电路为第二路电路，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74LS247中的1、7脚输入的信号，输出的信号经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74LS32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1.23KHZ的矩形脉冲，使蜂鸣器会响铃。同时光耦上端的的高、低电平信号与74LS247中的1、7（7、1）脚输入的信号，输出的信号经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74LS247中的1、7脚输入的信号，输出的信号经过共阳数码管显示为3。接好电路，接通电源，看到的是数码管显示0，表示正常。接着拿小刀挡住光敏三级管，不论挡住哪路都没有反应，数码管还是显示0，而且报警器也没有报警。问题出现：随即就拿5V电压直接接到555多谐电路，蜂鸣器发出响声，说明这部分电路没有问题。之后就从译码器的A，B端牵出2根导线，先将其中1路接到5V电源，2路接地，结果数码管显示为1，1路接地，2路接电源，数码管就显示2，两路都接电源时就显示3。因此这部分也没错。那就是光耦中的发光二级管和光敏三级管的问题了，一想可能是和发光二级管和光敏三级管串联的电阻阻值太小了导致烧掉了，测量了电阻才发现电阻阻值与其上表的相差太多，二十欧的电阻居然只有不到两欧，当时把元件拿到手的时候自己没有拿万用表测一下，于是换了电阻和光耦，焊接好之后，重新接好电源，正常了。附表元件清单共阳数码管1