光电报警器设计刘玉荣毕业设计.docx

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光电报警器设计刘玉荣毕业设计

邵阳职业技术学院

毕业设计（论文）

课题名称：

基于声光报警器

系（部）：

机电工程系

班级：

机电1081班

学生姓名：

刘玉荣

指导教师：

黄新民老师

2010年6月

前言…………………………………………………………….

第一章设计内容……………………………………………...

1.1设计方案…………………………………………………...

第二章电路原理………………………………………………

2.1总体电路设计……………………………………………...

2.2报警模块……………………………………………………

2.3数字显示模块………………………………………………

2.4光电转换模块………………………………………………

2.5蜂鸣器的结构原理…………………………………………

附录一………………………………………………………..

附录二………………………………………………………..

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。

本文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。

第一章设计内容

1.1设计方案

根据课题设计要求初步建立如下系统框图

图1.1系统原理框图

第二章电路原理

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。

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。

芯片74LS247是驱动共阴数码管的译码器，所以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。

通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可以采用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

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。

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：

T=0.7*（510K+2*20K）*330uF=1.235KHZ

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，可以配上共阳的数码管，我们也可以选着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，所以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

2.4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10mA～30mA范围内，根据欧姆定律，由I=U/R，U=5V，10mA

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。

第三章：

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，输出的信号通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，输出的信号通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，输出的信号通过共阳数码管显示为3。

附录一

元件清单：

共阳数码管1个；

74LS247芯片1个；

光耦2个；

555芯片1个；

蜂鸣器1个；

74LS32芯片1个；

电容330uf（1个）、10nf（1个）；

电阻330欧（7个）、510欧（2个）、

20千欧（3个）、5.1千欧（1个）

附录二

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