2021年光电报警器的设计,毕业论文

中国地质大学

欧阳光明（2021.03.07）

毕业论文（设计）

课题名称：用光敏控制的光电报警器的设计

学生姓名：

学号：

指导老师：

评阅老师：

时间2013年12月

用光敏控制的光电报警器的设计

摘要

系统设计了一个光电式报警器，该报警器通过感光器件把光信号转化成电信号，控制数码管的显示以及报警电路。利用了部分数字逻辑电路，实现能在报警过程中实现对应路数的显示功能。该报警器的设计采用模块化结构，有四个模块即电源模块、光电转化模块、报警模块以及显示模块构成。各模块功能独立，可扩充性强，很有经济利用价值。本文设计的光电报警器是报警器和光藕的结合，它可以运用到各种领域，如火灾探测、煤气泄露报警、交流电流越限报警、玻璃破碎探测等，使用范围广、功能强，具有很强的使用价值，是现代生活中必不可少的一项设备。

关键词：数码管、光耦、555多谐振荡、光电转换、报警

目录

摘

要 (1)

关键词 (1)

一前言 (2)

二设计内容与要求 (2)

2.1 设计方案............................................................ (2)

2.2 设计要求............................................................ (3)

2.3 方案论证比较 (3)

三硬件电路 (4)

3.1 总体电路设计 (4)

3.2 电源模块 (4)

3.3 报警模块 (4)

3.4 数字显示模块 (5)

3.5 光电转换模块 (6)

3.6 蜂鸣器的结构原理 (7)

四提高要求电路的实现 (8)

4.1 系统工作原理及其组成 (8)

4.2 单元模块 (8)

4.2.1 计数器设计模块 (8)

4.2.2 数字显示模块 (9)

五电路的原理和介绍 (9)

六电路的调试过程与分析 (10)

6.1基本设计电路调

试 (10)

6.2提高设计电路调试 (11)

七总结 (1)

1

致谢 (11)

参考文献 (12)

附录一 (12)

附录二 (13)

1 : 前言

报警器的应用非常广泛，分为机械式报警器和电子报警器。经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域。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。本次课程设计的

题目是“光电报警器”，光电报警就很好的改善了这些方面。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。本课程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和发展。本文设计

的光电报警器是光电二极管和报警器的灵活结合，它可以运用到各

种生产线上，安全性能高，节约了人力资源，并且不易出错；还能

运用到其它人力不能检测到的环境。可见，报警器已经运用到社会

各种领域。如图：

2 :设计内容与要求

2.1 设计方案

根据课题设计要求初步建立如下系统框图

图2.1 系统原理框图

2.2 设计要求

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，555，74LS32，74LS247。

光电转换

报警器控制

2.3 方案论证比较

电源模块：由于本系统需要电池供电，我考虑了下面两种方案为

系统供电。

方案一：采用四节1.5V的干电池供电，电压达到6V，给系统供电的

话，由于干电池电量有限，随着工作时间电压会慢慢降低。采用干电池给系统供电，调试会给系统带来很大的不便，因此这种方案放弃。

方案二：采用集成稳压芯片LM7805CV ,稳压输出+5V电压给系统供

电。7805输出1A的电流，足以提供系统工作所要的电流。而且只要带

上变压器，稳压芯片就可以稳定的输出+5V电压。基于以上分析拟定方

案二，作为系统工作时的电压。

报警器模块：方案一，采用扬声器作为系统报警，电路需增加元器件，

并且扬声器占用空间大，重，价格也相对其它报警设备贵，所以放弃此

方案。

方案二：采用无缘蜂鸣器，价格便宜，体积小，携带方便，报警声音清晰，但是要增加驱动电路

方可工作。

方案三：采用有缘蜂鸣器，价格便宜，体积小，携带方便，报警声音清晰，直接与输出信号引脚

相连就可以工作了，电路简单。基于以上分析拟定方案三作为系统的报警

部分。

3 :硬件电路

3.1 总体电路设计

本电路由4部分组成：光信号转换成数字信号系统，数字显示系

统，555报警系统和5V 稳压源系统。通过光照光敏三级管输出高低电平来控制74LS247显示数字是哪路被遮挡，同时由555报警器发出间歇式的报警声。芯片74LS247是驱动共阴数码管的译码器，所以在共阳数码管之前要加几个330欧的电阻。

3.2 电源模块

采用变压器经过整流滤波后再通过三端稳压器LM7805CV 得到+5V 电压，给系统供电。

3.3 光电转换模块

光电转换采用光耦，光耦内由发光二极管和光敏三极管组成，采用+5V 电源供电。为防止光耦烧坏，应该在三极管旁串联一个510欧姆的电阻。图

3.2光电转换图： 图3.2光电转换图

光敏三极管受到光照时，C 、E 极相当于短路，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。另外电路中还用到了一个或门

图3.3 74LS32的管脚图

3.4 数字显示模块

图3.4数字显示模块电路图

R 4 24k Ω

LED 2 R 3 24k Ω LED 1 R 1 510Ω R 2 510Ω