摘 要：

本文設(shè)計(jì)了一種光電式報(bào)警器，該報(bào)警器通過感光器件把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，控制數(shù)碼管的顯示以及報(bào)警電路。利用了部分?jǐn)?shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)能在報(bào)警過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)路數(shù)的顯示功能。該報(bào)警器的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，有三個(gè)模塊即光電轉(zhuǎn)換模塊、定時(shí)模塊以及顯示模塊組成。各模塊功能獨(dú)立，可擴(kuò)充性強(qiáng)，很有經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

關(guān) 鍵 字：

光電轉(zhuǎn)換、定時(shí)器、模塊。

前 言

報(bào)警器的應(yīng)用非常廣泛。在汽車、摩托車報(bào)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(bào)警器電路。隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)報(bào)警器的性能提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的報(bào)警器通常采用觸摸式、開關(guān)報(bào)警器等。這類報(bào)警器具有性能穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，但是也具有應(yīng)用范圍窄等缺點(diǎn)。而且安全性能也不是很好。光電報(bào)警就很好的改善了這點(diǎn)。如今，光電報(bào)警器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化儀表、醫(yī)療電子設(shè)備等領(lǐng)域本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)借助于模擬電路和數(shù)字邏輯電路，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)變得簡單、方便、靈活性強(qiáng)。電路簡單容易實(shí)現(xiàn)，工作穩(wěn)定，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

第一章：【設(shè)計(jì)基本要求】

1、 采用雙光路結(jié)構(gòu)，當(dāng)任一光路被遮擋時(shí)，報(bào)警器發(fā)出間歇式聲光報(bào)警；

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

3、 采用5V供電。

【主要參考元件】：光敏3級(jí)管，555，74LS32，74LS247。

根據(jù)課題設(shè)計(jì)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(bào)警模塊

首先，考慮到間歇性聲光報(bào)警電路可以采用555振蕩電路實(shí)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(bào)警電路圖

通過555定時(shí)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(shí)現(xiàn)1端和7端為低電平時(shí)，數(shù)碼管顯示0；1為高電平7為低電平時(shí)，數(shù)碼管顯示1；1為低電平7為高電平時(shí)，數(shù)碼管顯示2；1為高電平7同時(shí)為高電平時(shí)，數(shù)碼管顯示3。3端為低電平時(shí)，數(shù)碼管顯示8；5端為低電平時(shí)，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(jí)管受到光照時(shí)C，E級(jí)相當(dāng)于短路。被遮擋時(shí)相當(dāng)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(shí)際上這部分是實(shí)現(xiàn)了把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的功能。

另外電路中還用到了一個(gè)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)，數(shù)字顯示系統(tǒng)，555報(bào)警系統(tǒng)。通過光照光敏3級(jí)管輸出高低電平來控制74LS247顯示數(shù)字是哪路被擋，同時(shí)由555報(bào)警器發(fā)出間歇式的報(bào)警聲。

電路設(shè)計(jì)：

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(jí)管要串聯(lián)一個(gè)240ù的電阻以防止被擊穿。

芯片74LS247是驅(qū)動(dòng)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(gè)100ù的電阻，以保護(hù)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(duì)于多諧振蕩器可根據(jù)T=0.7*(R₁₂+2R₁₃)*C₁來確定間歇時(shí)間，導(dǎo)通時(shí)間為T₁=0.7*（R₁₂+R₁₃）*C_1，充電時(shí)間T₂=T- T₁ 由電路圖可以算出導(dǎo)通時(shí)間為1.3S。

第四章：實(shí)驗(yàn)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(jí)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(bào)警器也沒有報(bào)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(shí)就顯示3。所以這部分也沒錯(cuò)。那就是發(fā)光2級(jí)管和光敏3級(jí)管的問題了，一想可能是和發(fā)光2級(jí)管和光敏3級(jí)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(gè)電阻，焊接好之后，重新接好電源，正常了。事后拿那幾個(gè)電阻測了一下，原來上面標(biāo)的不是它本身的阻值。當(dāng)時(shí)可能也沒有拿萬用表測一下。導(dǎo)致后面的失誤。

結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)過程中碰到的剛開始不能正常顯示并且運(yùn)行的情況完全是粗心導(dǎo)致的，當(dāng)時(shí)如果認(rèn)真點(diǎn)的話就不會(huì)出現(xiàn)了，可能就是一下完成了。所以，通過實(shí)驗(yàn)意識(shí)到要從現(xiàn)在開始養(yǎng)成那種細(xì)心的好習(xí)慣。這對(duì)以后的課程設(shè)計(jì)甚至是畢業(yè)設(shè)計(jì)都非常有幫助。再者通過這次實(shí)習(xí)鍛煉了自己的動(dòng)手及查資料的能力。也體會(huì)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(gè)電路圖，整個(gè)電路簡單明了，可以根據(jù)此電路圖應(yīng)用到實(shí)際中去，紅外發(fā)射管都用那種遠(yuǎn)程的功率大，距離遠(yuǎn)，還可以擴(kuò)展到多路的數(shù)字顯示，應(yīng)用廣泛，報(bào)警電路也可以改進(jìn)發(fā)出不同的聲音。可以說是十分有利用價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

[1] 楊興瑤。 實(shí)用電子電路500例。化學(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(cè).清華大學(xué)出版社.1998

附 錄:

元件清單：

共陽數(shù)碼管 1個(gè)；

74LS247譯碼器 1個(gè)；

紅外線發(fā)射管 2個(gè)；

光敏3級(jí)管 2個(gè)；

555芯片 1個(gè)；

發(fā)光2級(jí)管 1個(gè)；

蜂鳴器 1個(gè)；

74LS32芯片 1個(gè)；

電容 2 個(gè)；

穩(wěn)壓電源 1臺(tái)；

電阻若干

電路總圖：