透明度报警器课程设计报告..

课程设计说明书

课程设计名称：数字电路课程设计

课程设计题目：透明度报警器

学院名称：信息工程学院

专业：通信工程班级：130422班学号：********姓名：钟洪文

评分：教师：陈光

2015年 9 月 19 日

数字电路课程设计任务书

20 15 －20 16 学年第 1 学期第 1 周－ 3周

题目透明度报警器

内容及要求

〖基本要求〗

①通过判断收到的被动光强的变化判断透明度。

②当透明度变化时报警。

〖主要参考元器件〗LM324

进度安排

1.设计、仿真、画PCB线路板图、领元器件：5天；

2. 制作、焊接：3天

3．调试：6天

4. 验收：1天

5. 提交报告：2015-2016学年第一学期1-3周

学生姓名：钟洪文周建慧

指导时间：2015.9.7-2015.9.18 指导地点：E楼610室

任务下达2015年9月7日任务完成 2015年 9月18日

考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□ 3.实际操作□√ 4.其它□

指导教师陈光系（部）主任

注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

摘要

本实验模拟设计了基于LM324集成芯片的透明度报警器。该报警器主要由光敏三极管及其比较电路，报警电路组成。光敏三极管和集成芯片LM324是报警器设计的核心器件，通过使用发光二级管和光敏三极管等感光器件组成的光电转换电路，可以探测出光线是否被遮蔽的信息，并通过把光信号转换为电信号来把这种信息传递至后面比较器，再传递至声光报警电路，以实现报警器的报警功能，其中比较器部分是通过LM324组成的比较器电路来实现设置阀值电压的作用，起到设置报警阀值的目的。

经过老师的耐心的指导以及小组对课程的掌握，和反复的调试，不断的发现问题和解决问题，最终顺利完成透明度报警器的课题。

关键字：光电转换透明度比较器

目录

前言 ....................................................... 错误!未定义书签。第一章系统组成及方案设计................................... 错误!未定义书签。

1.1系统组成 (2)

1.2方案设计一 (2)

1.3方案设计二 (3)

第二章设计电路组成及基本原理 (4)

2.1光电转换电路及光敏三极管 (4)

2.2比较电路及集成芯片LM324 (5)

2.3报警电路及集成芯片74LS04 (6)

第三章电路仿真以及结果分析 (7)

第四章实验调试与电路分析 (9)

4.1 电路板的焊接 (9)

4.2 电路调试与分析 (9)

第五章结论心得 (10)

附录一参考文献 (11)

10

附录二实物图 (13)

附录四 PCB板图 (14)

前言

随着社会各行业的的发展，科学技术的不断进步，报警器已经在人们的日常生活中得到了广泛的应用，在各行业的安全系统中都应用了报警器，并且人们对报警器的性能提出了更高的要求。传统的触摸式和开关式报警器，虽然具有性能稳定，实用性强的特点，但是也具有应用范围窄等缺点，并且安全系数也不高。应用光电技术就很好的改善了这一点。本实验设计运用了光电转换电路和比较器电路以及报警电路三部分从而实现了报警功能，是设计简单，方便，灵活性强，电路简单容易实现，工作稳定。

透明度报警器的运用前景不容小觑，随着现代化的进程不断加快，住宅安全受到了越来越大的火灾威胁，空气以及饮用水等方面都受到污染，而本课程设计的透明度报警器却可以运用其中，可以通过监测空气和水源的透明度来实现对火灾、雾霾、水体污染预警作用。

做为通信工程专业的学生，不仅要将理论知识学会，更应该将其应用与我们的日常生活中去，使理论与实践很好的结合起来。数字电路课程设计就给我们提供了良好的平台，是电子技术学习中的一个非常重要的实践环节，能够真正体现我们是否完全吸收了所学的知识。

第一章系统组成及方案设计

1.1系统组成

透明度报警电路主要由信号光电转换电路、比较电路、报警电路等几部分组成。其系统框图如图1.1所示。

图1.1 系统框图

光电转换电路主要由光敏三极管组成，光敏三极管将接收到的光线强弱以电流的大小形式进行转换，从而实现将光信号转化为电信号。比较电路主要由LM324芯片组成，是将光电转换电路传来的电压大小与初始设定的电压值进行比较，从而实现输出高低电平的目的。报警电路有两条支路，一条由三极管与蜂鸣器组成，另一条由74LS04芯片和发光二极管组成，当比较电路输出高电平则蜂鸣器报警，当输出为低电平时发光二极管点亮。

1.2方案设计一

方案一的电路图如下图1.2，电路采用对芯片LM324正负电源的供电方式，当光电转换电路输出的电压大于设定电压时比较器输出负电源电压即-5V，反之则输出正电源电压即+5V,从而实现蜂鸣器报警和发光二极管点亮的两种现象。需要注意的是蜂鸣器需要正极接地从而实现比较器输出低电平是报警。在模拟设计中用示波器代替了蜂鸣器，从观察到的波形以及发光二极管的工作情况可以确定该电路符合设计要求，但是在实验室中没有提供合适的正负电源，从而放弃了该设计方案。

图1.2 方案一设计电路图

1.3方案设计二

在方案一的电路基础上通过修改报警电路部分得的方案二电路如图 1.3所示。由于芯片LM324的4号管脚接入+5V电源，11号管脚接地所以当光电转换电路输出电压小于设定电压时比较器输出高电平蜂鸣器报警，当光电转换电路输出电压大于设定电压时比较器输出低电平再经过一个反向器从而使得发光二极管点亮。

图1.3 方案二设计电路图