南昌航空大学科技学院课程设计说明书课程设计名称：电子专业课程设计课程设计题目：光电式报警器学院名称：南昌航空大学科技学院信息工程系专业：电子信息工程班级：学号：姓名：评分：教师：20年月日摘要随着社会科学技术的迅速发展，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。
光电报警器的使用简单，可靠性高，人们在日常生活中可以将光电报警器广泛的利用在很多领域，来提高自己日常生活的安全度。
本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件组成的光电转换电路，可以探测出光线是否被阻挡的信息，并通过把光信号转换成电信号来把这种信息传递至后面的数码显示电路以及声光报警电路以实现控制数码管显示与报警器报警的功能。
其中声光报警部分通过555定时器组成的多谐振荡器来控制蜂鸣器发出鸣叫声和发光二极管发出光亮来代替报警效果。
整个设计利用了部分数字逻辑电路，能实现在报警过程中同时显示对应路数的功能。
且该报警器的设计采用模块化结构，即：光电转换模块、报警模块和显示模块。
各单元电路功能结构相对独立，可扩充性强，具有很高的经济利用价值。
关键字：数码显示、光电转换、555定时器、声光报警。
目录前言 (1)第一章设计要求与任务 (2)第二章系统的组成及工作原理 (3)第三章电路设计 (4)3.1报警模块 (4)3.2数字显示模块 (5)3.3光电转换模块 (6)第四章实验调试与分析 (7)结论 (8)参考文献 (9)附录一修改后的总设计电路图 (10)附录二芯片管脚功能图 (11)附录三元器件清单 (13)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。
本为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。
第一章设计要求与任务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LED显示被遮挡的路数，无报警显0，1路显1，2路显2，同时遮挡显3；3、采用5V供电。
【主要参考元件】光耦，555，74LS32，74LS48。
第二章系统的组成及工作原理电路部分组成：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74LS48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。
报警器控制译码输出数码显现光电转换图2.1系统原理框图电路工作原理：该电路由槽型光电传感器，数码显示电路。
555多谐振荡电路及声光报警电路组成。
，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74LS48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74LS08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74LS48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74LS48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。
第三章电路设计3.1报警模块考虑到间歇性声光报警电路可以采用555振荡电路实现图3.1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*(R5+2R13)*C1来确定间歇时间，导通时间为T1=0.7*（R5+R13）*C1，充电时间T2=T-T1.555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。
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。
3.2数字显示模块显示电路选择74LS48和共阴BCD七段译码器图3.274LS148与共阴数码器的链接图译码显示电路如下：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。
74LS48是一款高电平驱动的数字译码芯片，输出有效点位为高电平，可以配上共阴的数码管，我们也可以选着74L247低电平驱动的和共阳数码管，更具自己的喜好选着不同芯片，本为采用的是74LS48。
芯片74LS48动共阴数码管的译码器，所以在共阴数码管之前要加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。
3.3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<I<30mA，故与红外发光二极管串联的电阻值为510Ω，光敏三管级管要串联一个20kΩ的电阻以防止被击穿。
图3.3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。
第四章实验调试与分析接好电路，接通电源，看到的是数码管显示0，表示正常。
接着拿黑卡片挡住光耦，数码管显示正常，但报警器没有报警，发光二极管也没反应。
问题出现：可能是报警模块出现问题。
随即用万用表检查此模块，参照电路图经过细致排查找出问题所在：555的6，7管脚接反了。
改正错误之后，再连电路，二级管发光正常但蜂鸣器亦不能响。
问题出现：可能是蜂鸣器出问题了。
经检查蜂鸣器果能不能工作，遂换之。
再检查依能不响。
用万用表检查蜂鸣器两端发现电压过小，不能驱动蜂鸣器。
求教于同学，将三极管短接之后，蜂鸣器两端电压有所增加，但蜂鸣器响声偏小。
再将R15短接，蜂鸣器终于响了。
至此电路一切正常。
结论通过本次光电报警器的设计，对光电知识的实际应用有了更深刻的理解和体会，这次课程设计，不仅提高了动手能力，对设计的整个流程有了一定的了解，更了解到了光电知识应用的广泛性和前景。
设计的成功，极大地提高了自信心，促进了对光电的学习兴趣，明白了理论联系实际的重要性。
此次设计清楚了一项设计的整体流程：明确设计要求、功能及功能模块的设计，查阅相关资料并确定元器件，电路连接、调试、调整改进与检查，电路成型，总结；设计电路时，上网查阅了很多资料，这培养了搜索的能力，开拓了视野。
调试过程中掌握了一些电路调试的方法和规律，同时也掌握了如何来检查和排除实验中的所遇到的一些常见故障，明白了动手的重要性，懂得了实践出真知的道理。
电路的连接和调试极大地提高了动手实践能力，这也是目前较为缺乏的。
作为工科的学生，就应该具备这样的动手能力。
最后，设计报告的制作还培养了整理知识的能力。
总之，这次设计，认识到了知识的局限性，培养了动手能力，懂得了团队合作精神，对今后的学习起到了极大的促进作用。
参考文献[1]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社,2002[2]阎石.数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社，2006[3]邱关源.电路（第五版）.高等教育出版社，2006[4]郑步生.Multisim2001电路设计及防真入门与应用.电子工业出版社，2008[5]彭嵩.脉数实验指导书.南昌航空大学信息工程学院，2011附录一修改后的总设计电路图附录二芯片管脚功能图555芯片管脚图555芯片的内部结构图74LS32的管脚图74LS32的真值表输入输出A B Y 1X 1X 11074LS48管脚图74LS48真值表附录三元器件清单序号类型类型数量1芯片74LS481274LS321 255514电阻20k2510k2 61k1 75103 83301 92201 101007 11电位器5k1 12瓷片电容0.01uF1 13电解电容10uF1 14发光二极管1 15BCD共阴数码管1 16蜂鸣器1 17光耦2。