光電報(bào)警器的課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、.光電報(bào)警器的課程設(shè)計(jì)1.1 、設(shè)計(jì)基本要求1、 采用雙光路結(jié)構(gòu)，當(dāng)任一光路被遮擋時(shí)，報(bào)警器發(fā)出間歇式聲光報(bào)警；2、 采用LED顯示被遮擋的路數(shù)，無(wú)報(bào)警顯0，1路顯1，2路顯2，同時(shí)遮擋顯3；3、 采用5V供電?！局饕獏⒖荚浚汗怦睿?55，74LS32，74LS247。1.2 設(shè)計(jì)方案根據(jù)課題設(shè)計(jì)要求初步建立如下系統(tǒng)框圖報(bào)警器控制器器數(shù)碼顯現(xiàn)譯碼輸出光電轉(zhuǎn)換圖1.1 系統(tǒng)原理框圖2.1 總體電路設(shè)計(jì)本電路由3部分組成：電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)，數(shù)字顯示系統(tǒng)，555報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)光照光敏3級(jí)管輸出高低電平來(lái)控制74LS247顯示數(shù)字是哪路被擋，同時(shí)由555報(bào)警器發(fā)出間歇式的報(bào)警聲。芯片74L

2、S247是驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管的譯碼器，所以在共陽(yáng)數(shù)碼管之前要加幾個(gè)330歐的電阻 本電路由3部分組成：電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)，數(shù)字顯示系統(tǒng)，555報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)光耦的光敏三級(jí)管輸出高低電平來(lái)控制74LS247顯示數(shù)字是哪路被擋，同時(shí)由555報(bào)警器發(fā)出間歇式的報(bào)警聲。電路設(shè)計(jì)：2.2 報(bào)警模塊首先，考慮到間歇性聲光報(bào)警電路可以采用555振蕩電路實(shí)現(xiàn)，首先了解555芯片的結(jié)構(gòu)性能：圖2.1 ： 555芯片管腳圖 圖2.2：報(bào)警電路圖通過(guò)555定時(shí)器構(gòu)成自激多諧振蕩器產(chǎn)生的矩形脈沖來(lái)控制喇叭的間歇式的叫聲。對(duì)于多諧振蕩器可根據(jù)T=0.7*(R12+2R13)*C1來(lái)確定間歇時(shí)間，導(dǎo)通時(shí)間為T(mén)1=0.7

3、*（R12+R13）*C1，充電時(shí)間T2=T- T1 由電路圖可以算出導(dǎo)通時(shí)間為：T=0.7*（510K+2*20K）*330uF=1.235KHZ555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1

4、 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。 圖2.3 ： 555芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.3 數(shù)字顯示模塊其次，顯示電路選擇74LS247和共陰7段LEDS譯碼管 圖2.4 74LS247與共陰數(shù)碼管的鏈接圖74LS247引腳功能表七段譯碼驅(qū)動(dòng)器功能表圖2.5：74LS48引腳功能譯碼顯示電路如下：實(shí)現(xiàn)1端和7端為低電平時(shí)，數(shù)碼管顯示0；1為高電平7為低電平時(shí)，數(shù)碼管顯示1；1為低電平7為高電平時(shí)，數(shù)碼管顯示2；1為高電平7同時(shí)為高電平時(shí)，數(shù)碼管顯示3。 74LS247是一款低電平驅(qū)動(dòng)的數(shù)字譯碼芯片，輸出有效點(diǎn)位為低電平，可以配上共陽(yáng)的數(shù)碼管，我們也可以選著7

5、4LS48高電平驅(qū)動(dòng)的和共陰數(shù)碼管，更具自己的喜好選著不同芯片，本為采用的是74LS247。芯片74LS247動(dòng)共陰數(shù)碼管的譯碼器，所以在共陽(yáng)數(shù)碼管之前要加8個(gè)100歐的電阻，以保護(hù)數(shù)碼管不被燒壞，倘若數(shù)碼管顯示的過(guò)與亮了就要增大電阻的阻值2.5 光電轉(zhuǎn)換模塊再次光電轉(zhuǎn)換采用光耦，光耦內(nèi)由發(fā)光二極管和光敏三極管構(gòu)成：采用5V直流供電，為防止光耦燒壞，應(yīng)該在二極管串聯(lián)一個(gè)510電阻。同時(shí)擋光的用具可以使用不透明的紙張，光耦中的小功率的發(fā)光二極管正常工作電流在10 mA 30mA范圍內(nèi)，根據(jù)歐姆定律，由I=U/R，U=5 V，10mA<I<30 mA，故與紅外發(fā)光二極管串聯(lián)的電阻值為5

6、10歐，光敏三管級(jí)管要串聯(lián)一個(gè)240Ù的電阻以防止被擊穿。圖5 ：光電轉(zhuǎn)換圖光敏3級(jí)管受到光照時(shí)C，E級(jí)相當(dāng)于短路。被遮擋時(shí)相當(dāng)于斷路。這就有了高低電平的輸出來(lái)控制后面的數(shù)字電路部分，實(shí)際上這部分是實(shí)現(xiàn)了把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的功能。另外電路中還用到了一個(gè)或門(mén)74LS32 圖6： 74LS32的管腳圖 圖7：74LS32的真值表2.5 蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.02.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴

7、片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。電路原理和介紹由上述的方法，設(shè)計(jì)出了附錄二中的電路圖，下面簡(jiǎn)單的敘述先電路的工作原路，電路中的左側(cè)為第一路，右側(cè)電路為第二路電路，當(dāng)兩路電路都沒(méi)有被遮擋的時(shí)候，光耦是導(dǎo)通的，即光耦上端兩端電壓都為低，然后經(jīng)過(guò)74LS32或門(mén)以后的總的電壓為低，低電壓與555的管腳4相連，RS使得555輸出一直為低，不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器響，故不會(huì)響鈴，同時(shí)光耦上端的的低電平信號(hào)與74LS247中的1、7腳輸入的信號(hào)，輸出的信號(hào)通過(guò)共陽(yáng)數(shù)碼管顯示為0。當(dāng)光耦有其中一路被遮擋后，擋住的光耦不

8、能短路，處于斷開(kāi)，兩個(gè)光耦上端的點(diǎn)平有一個(gè)為高，另一個(gè)為低，然后經(jīng)過(guò)74LS32或門(mén)以后的總的電壓為高，高電壓與555的管腳4相連，使得555能夠正常工作，產(chǎn)生1.23KHZ的矩形脈沖，使蜂鳴器會(huì)響鈴。同時(shí)光耦上端的的高、低電平信號(hào)與74LS247中的1、7（7、1）腳輸入的信號(hào)，輸出的信號(hào)通過(guò)共陽(yáng)數(shù)碼管顯示為1、2。當(dāng)兩路光耦都被遮擋的時(shí)候，光耦就會(huì)都不導(dǎo)通，光耦在截止?fàn)顟B(tài)，即光耦上端兩端電壓都為高，然后經(jīng)過(guò)74LS32或門(mén)以后的總的電壓為高，低電壓與555的管腳4相連，使得555輸出一直為矩形脈沖，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器響，故會(huì)響鈴，同時(shí)光耦上端的的高電平信號(hào)與74LS247中的1、7腳輸入的信號(hào)，輸

9、出的信號(hào)通過(guò)共陽(yáng)數(shù)碼管顯示為3。接好電路，接通電源，看到的是數(shù)碼管顯示0，表示正常。接著拿小刀擋住光敏三級(jí)管，不管擋住哪路都沒(méi)有反應(yīng)，數(shù)碼管還是顯示0，而且報(bào)警器也沒(méi)有報(bào)警。問(wèn)題出現(xiàn)：隨即就拿5V電壓直接接到555多諧電路，蜂鳴器發(fā)出響聲，說(shuō)明這部分電路沒(méi)有問(wèn)題。之后就從譯碼器的A，B端牽出2根導(dǎo)線，先將其中1路接到5V電源，2路接地，結(jié)果數(shù)碼管顯示為1，1路接地，2 路接電源，數(shù)碼管就顯示2，兩路都接電源時(shí)就顯示3。所以這部分也沒(méi)錯(cuò)。那就是光耦中的發(fā)光二級(jí)管和光敏三級(jí)管的問(wèn)題了，一想可能是和發(fā)光二級(jí)管和光敏三級(jí)管串聯(lián)的電阻阻值太小了導(dǎo)致燒掉了，測(cè)量了電阻才發(fā)現(xiàn)電阻阻值與其上表的相差太多，二十歐的電阻居然只有不到兩歐，當(dāng)時(shí)把元件拿到手的時(shí)候自己沒(méi)有拿萬(wàn)用表測(cè)一下，于是換了電阻和光耦