光电越限报警器
1、课程设计的教学目的
(1)通过解决一个实际问题，巩固和加深对常用传感器的结构、原理、特性的认识和基本知识的理解，提高综合运用课程所学知识的能力。

(2)培养根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。

通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。

(3)通过实际电路方案的分析比较，设计计算，元件选择，初步了解简单传感器电路的分析方法和工程设计方法。

(4)了解与课题有关的电子线路以及元器件工程规范，能按课程设计任务书的要求编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图等。

2、课程设计的任务
有人超越规定的界限时，在一个1/4W，8Ω的喇叭上发出音频（1000HZ左右）报警信号，无人超越规定的界限时不发出信号。

加上显示部分。

3.原理
首先接通电源通过光耦将光信号转化成电信号。

输出的信号通过74 LS48译码器使共阳数码管显示不同的数字，通过74LS32或门驱动555定时器构成的多谐振荡电路，使蜂鸣器和发光二极管发出间歇式声光报警。

工作原理框图
接通电源通过光耦的导通和断开，输出高低电平，通过74LS48译码器使LED显示不同的数字，再由74LS32或门和555多谐振荡器来实现有选择的间歇式光电报警器。

（1）光电转换器。

光电转换器件可采用普通光电管，在参考电路中用的是光电耦合器。

可用纸张遮挡控制是否有光照，不用另置光源，这样实验比较方便。

（2）74LS32
74LS32为四2输入或门。

实现逻辑为：Y=A+B
其中A，B为输入端，Y为输出端，GND为电源负极，VCC为电源正极
（3）
555 定时器只需外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

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A1 的反相输入端的电压为2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。

若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器A2 的输出为1，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A1 的输出为1，A2 的输出为0，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平
（4）译码器
74LS48为BCD—七段译码器/驱动器，低电平时有效。

集电极开路输出直接驱动显示器；有灯测试装置；前沿/后沿零熄灭；能调节灯光强度；耐压为15V。

（5）数码管
数码管分为共阳数码管和共阴数码管。

发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。

7段LED数码管在一定形状的绝缘材料上，利用单只LED组合排列成“8”字型的数码管，分别引出它们的电极，点亮
相应的点划来显示出0-9的数字。

LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。

图2.3-5为数码管的内部结构。

3.1数字显示模块
此模块由74LS48及共阴数码显示器组成，74LS48驱动共阴数码显示器工作。

74LS48的2，6脚因无输入，故接低电平，3，4，5脚接高电平，而1,7脚则与光电转换模块中光敏三极管输出的连接。

此时
74LS32正常工作，驱动共阴数码显示器工作，以显示数字0到3。

3.2声光报警模块
设计要求要发出间歇式的声光报警，声音报警选择蜂鸣器，光报警选择发光二极管。

要能发出间歇式的报警，肯定要求驱动蜂鸣器和发光二极管的信号为稳定的方波，即为有固定周期的高低电平，所以采用由555构成的多稳态触发器。

间歇式报警的周期可以根据555多稳态触发器周期的算法
由于设计的要求是有时需要报警电路工作，有时不需要报警，所以可以用前级电路的输出电平来控制555定时器的复位端即4端口。

当4端输入高电平的时候，声光报警器工作；当输入低电平的时候，声光报警器不工作。

3.3、整机原理图及其工作原理。

根据设计要求没有光路被遮挡时数码管显示0，光路1被遮挡时数码管显示1，光路2被遮挡时数码管显示2，两条光路都被遮挡时数码管显示3，所以可以得到一真值表见表
根据真值表可以得到DA=AB’+AB=A，DB=BA’+BA=B，所以直接将A与DA相连，B与DB相连即可。

当两条光路中有一条或全部被遮挡住时，就发出声光报警，即两条光路中只要有一条输出为“1”时555的4端口就输入“1”，可以根据此要求列出真值表见表
根据真值表可得C=A+B，所以在A、B与C之间用或门74LS32来连接。

综上所述，电路设计完毕。

4、心得体会
传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。

可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。

为适应这种情况，就需要传感器。

因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

通过这次课设，我获益良多。