光电式报警器

郑州科技学院

《数字电子技术》课程设计

题目光电式报警器

学生姓名尚垚

专业班级电子科学与技术四班

学号201031108

院（系）电气工程学院

指导教师袁玉霞

完成时间2013年3月8日

1 课程设计的目的 (1)

2 课程设计的任务与要求 (1)

3 设计方案与论证 (2)

4 设计原理及功能说明 (2)

4.1 系统组成 (2)

4.2 工作原理 (3)

5 单元电路的设计 (3)

5.1 光电转换 (3)

5.2 数字显示 (5)

5.3 声光报警 (9)

6 硬件的制作与调试 (12)

7 总结 (14)

参考文献 (15)

附录1：电路总体原理图 (16)

附录2：元器件清单 (18)

1 课程设计的目的

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。然而传统的触摸式、开关式报警器等，虽然具有性能稳定、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，因此可以得到广泛的应用。本文设计的光电报警器是光电二极管和报警器的灵活结合，它可以运用到各种生产线上，如博物馆里的防盗系统，并提示物品被盗地点，安全性能高，节约了人力资源，并且不易出错；还能运用到其它人力不能监测的环境。

2 课程设计的任务与要求

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、采用数码管显示被遮挡的路数，无报警显0，1 路报警显1，2 路报警显2，同时遮挡报警显3；

3、采用5V 电源供电。

【主要参考元件】:光耦，NE555，74LS32，74LS247。

3 设计方案与论证

方案电路图如附录1中电路总原理图所示。分析可知该电路图结构较为简明扼要，共有三个模块组成，各模块单独作用各司其职，相互之间影响较小，且以模块为电单元在设计上显得更为合理，单独模块设计电路较为方便，模块设计好之后只需把各模块适当的连接到一块即可，这样在实际焊接时步骤更为清晰明了，不易出现错误。

该方案中主要用到以下电路：

①多谐振荡器电路②报警保持电路

4 设计原理及功能说明

4.1 系统组成

根据课题设计要求，报警器电路系统框图由以下部分组成：

本次课程设计总电路图由三大模块组成，即：光电转换模块、数字显示模块、声光报警模块。通过红外线照射红外线接收二极管（以下简称“接收管”）使其输出高低电平以控制74LS247 和数码管电路显示数字说明是哪路被遮挡，同时由以555 为核心的报警器电路发出间歇式的声光报警。

4.2 工作原理

当图中一路和二路均无光线遮挡时，D2 、D4由于分别被D1 、3 D 发出的红外线照射，而处于导通状态，此时A、B 两点均为低电平，数码管显示为0，且多谐振荡电路不能正常工作，故而报警部分不会发出声光报警。当图中一路或二路任一路光线被遮挡时，此处假设为二路，则D2处于导通状态，而4 D 处于截止状态，此时A 点为低电平，而B 点为高电平，数码管显示为2，多谐振荡电路可以正常工作，报警部分会发出声光报警。当图中一路和二路光线均被遮挡时，则D2、D4处于导通状态，

此时A 点为高电平，B 点也为高电平，数码管显示为3，多谐振荡电路可以正常工作，报警部分会发出声光报警。

5 单元电路的设计

5.1 光电转换

光电转换模块可以以红外线发射管和红外线接收管为核心设计而成。发射管在外加电压下可以发射出红外线，这种红外线可以被接收二极管接收。一旦接收管受到红外线照射，就会处于导通状态，否则处于截止状态。故而两种二极管通常会结合起来成对使用。由于设计要求有两路光，故需要用到两对光电二极管设计电路如图5--1所示。

图5--1 光电转换电路

小功率的发光二极管工作在电流为5 mA～20mA 范围内才能发光，根据欧姆定律，由R=U/I，U=5 V，5mA

5.2 数字显示

由于题目中要求能显示光线被遮挡的路数，故而考虑使用数码管，并结合74LS247 芯片共同实现这一功能，下面介绍如下：显示译码器主要由译码器和驱动器组成，常集中在一块芯片上，输入一般为二—十进制代码，其输出的信息用于驱动显示器件，显示出十进制数字来。液晶是液态晶体，它既具有液体的流动性，又有某些光学特性

的有机化合物，其透明度及颜色受外加电场的控制，可做成受电场控制的七段液晶数码显示器。将液晶的7 个电极做成8 字形，则只要在7 个电极上按七段字形的不同组合加上电压，便可显示出相应的数字。七段数码管显示器共有两种，即共阳数码管和共阴数码管。74LS247 为集电极开路输出的BCD——七段译码器/驱动器，主要用于驱动七段共阳数码管显示器，故而本次课程设计选用共阳型数码管。共阳数码管引脚排列如图5--2 所示。

图5--2 74LS247 引脚排列图

各引脚功能如下：

A、B、C、D 译码地址输入端

BI / RBO 消隐输入（低电平有效）脉冲消隐输出（低电平有效）

LT 灯测试输入端（低电平有效）

RBI 脉冲消隐输入端（低电平有效）

(a--g) 输出（低电平有效）

74LS247与共阳数码管连接电路如图5--3所示。

图5--3 74LS247驱动共阳数码管电路

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7个100Ω的电阻，以防止数码管被烧坏。图5-3中74LS247的A、B、C、D为BCD码输入端，当输入不同的BCD码时，可以让共阳数码管显示0-9之间不同的数字，显示真值表如图5--4