光电报警系统设计

课程设计报告

中北大学

课程设计任务书

2012/2013 学年第一学期

学院：信息商务学院

专业：电子信息科学与技术

学生姓名：郝金风学号： 09050141X13 课程设计题目：光电报警系统设计

起迄日期： 12 月 31 日～ 1 月 18 日

课程设计地点：中北大学

指导教师：王伟

系主任：程耀瑜

下达任务书日期: 2012 年12月31 日

课程设计任务书

课程设计任务书

要求按国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写，例：1 傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985

（5篇以上）

目录

引

言 ............................................. .. (6)

第一章设计要求................................................. (7)

总体电路设计 (7)

光电报警器原理介绍 (8)

第二章光电报警器电路设计 (9)

光电转换模块设计 (9)

数字显示模块设计 (10)

声光报警模块设计 (12)

第三章proteus电路仿真 (13)

电路仿真 (13)

第四章电路调试过程与测试结果分析 (16)

结论................................................. .. (17)

参考文献................................................. (18)

附录.................................................

(19)

引言

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、实用性强等优点，但是也具有应用范围窄等缺点，而且安全性能也不是很好。光电式报警就很好的改善了这一点。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。

本文设计的光电式报警器是报警器和光耦小小的结合，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可以延伸到各个

行业，各个领域。

第一章光电式报警器的原理及总体设计

总体电路设计

本电路由3部分组成：光电转换电路、数字显示电路、声光报警电路。设计双光路结构，通过光照光敏三级管输出高低电平来控制74LS247显示数字是哪路被挡，数码管显示被遮挡的路数，无遮挡时数码管显0，1路被遮挡时数码管显1，2路被遮挡时数码管显2，同时被遮挡时数码管显3。当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警。

芯片SN74LS247N是驱动共阳数码管的译码器，所以在共阳数码管之前要加几个100欧的电阻。

光电式报警器框图

光电报警器原理介绍

电路的工作原路如图，电路中的上侧为第一路，下侧电路为第二路电路，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74LS247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，两个光耦上端的电平有一个为高，另一个为低，然后经过74LS32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，产生的矩形脉冲，使蜂鸣器会响铃。同时光耦上端的的高、低电平信号与74LS247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74LS247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。

第二章光电报警器电路设计

光电转换模块设计

光电转换电路图如图所示：

图光电转换采用光耦，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10 mA～ 30mA范围内，根据欧姆定律，由I=U/R，U=5 V，10mA

当接通电源的时候，发光管发光，光敏三极管的基极电流增加，发射结的电压增大，当超过三极管的导通电压（一般为硅管为，锗管为左右）时，三极管就会导通，当基极电流继续增加时，三极管会饱和导通，此时三极管相当于工作在

开关的闭合状态，B点相当于直接接地，所以B点输出为低电平“0”。当一旦有东西遮在发光管和光敏三极管中间时，三极管的发射结电压降低，达不到它的导通电压，三极管截止，此时相当于工作在开关的断开状态，B点电势接近电源电压即为高电平“1”。

数字显示模块设计

数字显示电路选择SN74LS247N和共阳7段LEDS译码管，电路图如图所示：

图管脚图如图所示：