摘 要：

本文設(shè)計了一種光電式報警器，該報警器通過感光器件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，控制數(shù)碼管的顯示以及報警電路。利用了部分數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)能在報警過程中實現(xiàn)對應(yīng)路數(shù)的顯示功能。該報警器的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，有三個模塊即光電轉(zhuǎn)換模塊、定時模塊以及顯示模塊組成。各模塊功能獨立，可擴充性強，很有經(jīng)濟利用價值。

關(guān) 鍵 字：

光電轉(zhuǎn)換、定時器、模塊。

前 言

報警器的應(yīng)用非常廣泛。在汽車、摩托車報警器，倉庫大門，以及家庭保安系統(tǒng)中，幾乎無一例外地使用了報警器電路。隨著社會科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對報警器的性能提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的報警器通常采用觸摸式、開關(guān)報警器等。這類報警器具有性能穩(wěn)定、實用性強等特點，但是也具有應(yīng)用范圍窄等缺點。而且安全性能也不是很好。光電報警就很好的改善了這點。如今，光電報警器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自動化儀表、醫(yī)療電子設(shè)備等領(lǐng)域本實驗的設(shè)計借助于模擬電路和數(shù)字邏輯電路，采用模塊化的設(shè)計思想，使設(shè)計變得簡單、方便、靈活性強。電路簡單容易實現(xiàn)，工作穩(wěn)定，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

第一章：【設(shè)計基本要求】

1、 采用雙光路結(jié)構(gòu)，當任一光路被遮擋時，報警器發(fā)出間歇式聲光報警；

2、 采用LED顯示被遮擋的路數(shù)，無報警顯0，1路顯1，2路顯2，同時遮擋顯3；

3、 采用5V供電。

【主要參考元件】：光敏3級管，555，74LS32，74LS247。

根據(jù)課題設(shè)計要求初步建立系統(tǒng)框圖

第二章：電路各模塊原理圖

2.1 報警模塊

首先，考慮到間歇性聲光報警電路可以采用555振蕩電路實現(xiàn)，首先了解555芯片的結(jié)構(gòu)性能：

圖1 ： 555芯片管腳圖 圖2：報警電路圖

通過555定時器構(gòu)成自激多諧振蕩器產(chǎn)生的矩形脈沖來控制喇叭的間歇式的叫聲。

2.2 數(shù)字顯示模塊

其次，顯示電路選擇74LS247——7段譯碼器：

圖3：74LS247——7段譯碼器管腳圖

譯碼顯示電路如下：實現(xiàn)1端和7端為低電平時，數(shù)碼管顯示0；1為高電平7為低電平時，數(shù)碼管顯示1；1為低電平7為高電平時，數(shù)碼管顯示2；1為高電平7同時為高電平時，數(shù)碼管顯示3。3端為低電平時，數(shù)碼管顯示8；5端為低電平時，數(shù)碼管全熄。

圖4：數(shù)字顯示電路圖

74LS247譯碼器的真值表：

2.3 光電轉(zhuǎn)換模塊

再次光電轉(zhuǎn)換采用紅外線發(fā)光二極管和光敏三極管構(gòu)成：

圖5 ：光電轉(zhuǎn)換圖

光敏3級管受到光照時C，E級相當于短路。被遮擋時相當于斷路。這就有了高低電平的輸出來控制后面的數(shù)字電路部分，實際上這部分是實現(xiàn)了把電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的功能。

另外電路中還用到了一個或門74LS32

圖6： 74LS32的管腳圖 圖7：74LS32的真值表

第三章：電路工作原理

本電路由3部分組成：電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號系統(tǒng)，數(shù)字顯示系統(tǒng)，555報警系統(tǒng)。通過光照光敏3級管輸出高低電平來控制74LS247顯示數(shù)字是哪路被擋，同時由555報警器發(fā)出間歇式的報警聲。

電路設(shè)計：

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510ù。光敏3級管要串聯(lián)一個240ù的電阻以防止被擊穿。

芯片74LS247是驅(qū)動共陽數(shù)碼管的譯碼器，所以在共陽數(shù)碼管之前要加幾個100ù的電阻，以保護數(shù)碼管不被燒壞，倘若數(shù)碼管顯示的過與亮了就要增大電阻的阻值。對于多諧振蕩器可根據(jù)T=0.7*(R₁₂+2R₁₃)*C₁來確定間歇時間，導(dǎo)通時間為T₁=0.7*（R₁₂+R₁₃）*C_1，充電時間T₂=T- T₁ 由電路圖可以算出導(dǎo)通時間為1.3S。

第四章：實驗調(diào)試與分析

剛焊接好電路，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3級管，不管擋住哪路都沒有反應(yīng)，數(shù)碼管還是顯示0，而且報警器也沒有報警。問題出現(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，說明這部分電路沒有問題。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2，兩路都接電源時就顯示3。所以這部分也沒錯。那就是發(fā)光2級管和光敏3級管的問題了，一想可能是和發(fā)光2級管和光敏3級管串聯(lián)的電阻阻值太小了導(dǎo)致燒掉了，于是問老師換了一組元件，并且換掉了那幾個電阻，焊接好之后，重新接好電源，正常了。事后拿那幾個電阻測了一下，原來上面標的不是它本身的阻值。當時可能也沒有拿萬用表測一下。導(dǎo)致后面的失誤。

結(jié) 論

實驗過程中碰到的剛開始不能正常顯示并且運行的情況完全是粗心導(dǎo)致的，當時如果認真點的話就不會出現(xiàn)了，可能就是一下完成了。所以，通過實驗意識到要從現(xiàn)在開始養(yǎng)成那種細心的好習(xí)慣。這對以后的課程設(shè)計甚至是畢業(yè)設(shè)計都非常有幫助。再者通過這次實習(xí)鍛煉了自己的動手及查資料的能力。也體會到了成功帶來了的喜悅?？梢哉f是獲益非淺。

再次反過來思考這個電路圖，整個電路簡單明了，可以根據(jù)此電路圖應(yīng)用到實際中去，紅外發(fā)射管都用那種遠程的功率大，距離遠，還可以擴展到多路的數(shù)字顯示，應(yīng)用廣泛，報警電路也可以改進發(fā)出不同的聲音?？梢哉f是十分有利用價值。

參考文獻:

[1] 楊興瑤。 實用電子電路500例?；瘜W(xué)工業(yè)出版社。1996。

[2] 閻石。 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)。高等教育出版社。1997。

[3] 龐振泰、王采斐、屈宗明 （譯）.光電接口器件手冊.清華大學(xué)出版社.1998

附 錄:

元件清單：

共陽數(shù)碼管 1個；

74LS247譯碼器 1個；

紅外線發(fā)射管 2個；

光敏3級管 2個；

555芯片 1個；

發(fā)光2級管 1個；

蜂鳴器 1個；

74LS32芯片 1個；

電容 2 個；

穩(wěn)壓電源 1臺；

電阻若干

電路總圖：