小麦播种机颗粒堵塞报警器
设计要求
通过电子技术模仿实现小麦播种机颗粒堵塞报警器工作。

按照原理框图查询相关的电路和元件的功能的资料完成电路设计。

画出电路原理图。

按照电路原理图在实验板上焊接器件，调试电路。

写出设计实验报告。

一、设计的作用与目的
如今，在全国大部分农村，种植小麦几乎都用上了小麦播种机（有人工的和机动的两种）。

经过几年的使用，
发现人工小麦播种机存在一点不足，就是在播种小麦的过
程中，播种机中的小麦下落管道很容易被小麦堵住，而人
们又一时难以发现，导致人机白走一趟，浪费时间的同时
也降低了工作效率。

本例介绍一款小麦播种机颗粒堵塞报警器，能够及时监测管道中小麦的下落情况，管道一旦被堵塞，电路立即
发出报警声，从而提醒使用者应及时采取相应措施进行处
理。

二、设计的具体实现
1.原理介绍
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小麦播种机颗粒堵塞报警器电路原理图如图1所示，该电路采用红外线原理，将管道中小麦的下落情况转换成电信号来控制报警电路部分。

安装时，注意要将红外线发光二极管VL和接收二极管VDL正对着装于小麦下落管道中，使VL发出的红外线光正好照射在VDL上。

这样，闭合电源开关，当小麦颗粒在管子内正常下落时，红外光便被小麦颗粒时断时续的遮挡，使得VL的负极A点产生一系列连续的负脉冲，并通过电容器C1祸合到电容器C2的正极，从而使电容器C2充不上电，B点电压近似为零，从而555时基集成电路的2脚为低电平，同时由于晶体管VT1的作用，只要电容器C2上的电压为零，那么，电容器C3也就不会充上电，否则晶体管VT1导通，也会将其放电，这样555时基集成电路的2脚和6脚都为低电平，其3脚输出高电平，晶体管VT2饱和导通，C点被下拉为低电平，振荡电路不启振，扬声器不发出报警声。

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图1
2.工作原理
该电路采用红外线原理，将管道中小麦下落的情况转换成电信号来控制报警器电路部分。

安装时，注意要
将红外发光管VD1和接收管VD2正对着小麦下落的管道
中，使VD1管发出的红外光正好照射在VD2管内。

这样
闭合电源开关，当小麦颗粒在管内正常下落时，红外线便
会被小麦颗粒时断时续的遮挡，使得VD2管的负极A点
产生一系列连续的负脉冲，并通过电容C1耦合到电容C2
的正极，使电容C2充不上电，B点电压近似为0，那么，
电容C3也就不会充上电，否则三极管VT1导通，也会将
其放电，这样时基电路555的2脚和6脚都为低电平，其
3脚输出高电平，三极管VT2饱和导通，C点被下拉为低
电平，振荡电路不起振，扬声器不报警
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当管道一旦被堵塞后，小麦颗粒将不再下落，从而使得VL发出的红外线光始终照射（或始终照不上）在
VDL上，这样，A点电压便会始终是一个低电平（或高电
平），因其是一个直流信号，它将不能再通过电容器C1
到达B点，于是电容器C2开始充电，紧接着，C3也随着
C2的充电而充电，很快，电容器C2,C3上的电压便到达
555时基集成电路的翻转电压，555时基集成电路的2脚
和6脚变成电高平，555时基集成电路复位，3脚输出低
电平，晶体管VT2截止，C点变成高电平，起动振荡电路，
从而使扬声器发声报警。

3.电路分析与仿真
由于设计需要实现在颗粒堵塞环境中自主发光，以达到报警器发声的特点，设计应用了光控电路，如电路原理
图所示，电路中采用红外发光二极管，红外光敏二极管，
利用红外光敏二极管感应颗粒阻塞与不阻塞不同，从而影
响电路。

光敏电阻器：利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十在无光照射时呈高阻状态；有光照射时，
起电阻值迅速减小。

分敏感，它的阻值随着外界的光照强弱变化而变化。

它发光二极管：将电能转化成光能。

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电路中可选用NE555或LM555或561555等时基集成电路，本电路图中选择的是NE555。

ICNE555是一种8脚时基集成电路：
NE555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。

其结构如图：1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲可使NE555直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，NE555定时器输出低电平时，放电晶体TD导通，
外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电平约低于电源电压1V-3V，输出电流可达200mA，由此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V-18V范围内使用。

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当VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。

当VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

电路仿真图
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电路仿真，由于模拟软件中的元件库元件不足，光敏电阻用滑动变阻来替换，在模拟电路中调节各个滑动变阻
器，可以实现不同的闪烁频率，选择合适的闪烁频率。

电路的连接与调试
按原图连接号电路并进行连接后，闭合电源开关S，先用
手模拟小麦颗粒下落，即将放手于VC1管与VC2管之间，
使照射在VD2管上的红外线光线时断时通，这时，扬声
器应该不会发声，若不然可适当调节电位器RP1使其灵敏
度达到最佳状态，然后将手停止挥动（挡不挡住光无所谓），
模拟管道阻塞，此时扬声器便发生警报。

安装实物时，最关键的一点就是红外线对管VD1和VD2
的安装，务必将此两管子正对着安装于小麦下落的管道中，
可根据具体情况将其安于管道中间位置即可，至于其他元
件，可一起焊于一块电路板上，然后在播种机上找一块空
间装上即可。

在进行播种工作时，闭合开关S，这样，只有当播种机从
机动车的悬挂位置上放到地面上时，报警器才开始工作，
避免了手动控制的麻烦。

4.元件的选择
VL、VDL采用SE303和PH302一体化红外线对管
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IC采用常用的NE555时基集成电路即可
电阻器均采用小功率碳膜电阻
其他元器件均无特殊要求，可按图所标型号及参数进行选用。

5.心得体会
通过课程设计实验的学习，我们运用已经学习很多电路设计方面相关的知识，经过各种尝试完成了这份课程设
计，从选题以及电路设计都是独立完成。

通过这次实验设
计我们将课本上的知识运用到实际中去，使原本不甚了解
的部分与实际运用融会贯通。

使课本知识得到了深刻运用，这次设计对我来说是一次考验，同时也是一个检验我们动
手能力的契机，也是第一次将自己的设想真正的具现化出
来，我十分感谢学院及老师们给我们这次自主学习和开发
设计的机会。

虽然在设计实现过程中我们遇到了一些课本
知识无法解决的困难，在老师们耐心的给予我指导和信心
上的鼓励下，我们也努力通过自己的思考以及查阅相关课
外资料后，进行了相应的改正。

这次设计主要锻炼的是个
人的自主设计能力以及团队协作能力。

使我们的技术理论
与实际结合的更加牢固且提高了实践技能知识。

再次感谢
院领导以及指导老师给予我们这次实验机会。

三、附录
主要元器件明细：
发光二极管：
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压降1.5～2.0 V，工作电流10～20 mA，直径5㎜，发
光强度＜10mcd。

时基集成电路NE555：
主要参数：供应电压4.5-18V,供应电流3-6A输出电流
225mA(MAX)，上升/下降时间100ns，静态电流最大值VCC=5V,RL VCC = 5 V, RL = ∞=6mA VCC =15 V,
RL = ∞=15mA
时基集成电路NE555：
主要参数：供应电压4.5-18V,供应电流3-6A输出电流
225mA(MAX)，上升/下降时间100ns，静态电流最大值VCC=5V,RL VCC = 5 V, RL = ∞=6mA VCC =15 V, RL
= ∞=15mA。

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