1、 电子技术课程设计报告光电报警器姓 名：张曙光学 号：311108000407专业班级：自动化 11-01 班指导老师：王允建所在学院：电气工程与自动化学院目录摘 要 .11.概述 22.总体方案设计 22.1 设计方案比较和选择 .33.光电报警器原理介绍 44.各功能模块设计 64.1 光电转换模块 .64.2 数字显示模块 .74.3 报警模块 .95.提高要求电路原理 .145.1 系统工作原理及其组成 .145.2 原件介绍 145.2.1 集成计数器 74LS160 145.2.2 译码驱动器 CD4511155.2.3 触发器 74LS74 155.2.4 与非门 165.3 单
2、元模块 165.3.1 计数器模块设计设计 165.3.2 数字显示模块 175.4 电路总体设计 186.元件安装及系统调试 .196.1 元件安装的基本要求与原则 196.2 焊接注意的基本事项 196.3 集成电路的检测 207.系统调试与分析 .217.1 调试要点 227.2Proteus 电路仿真 .238.心得体会 .259.参考文献 .2610.附录 270摘 要脉冲与数字电路是一门非常重要的专业基础课程，它具有很强的学术性、趣味性，脑力的要求和智力的要求都很高。为了加强学生的动手能力和实际操作能力和实验设计分析能力，巩固学生对这门课程知识的掌握，学校特别开设了数字电路课程设计
3、这门课程，这对我们以后的学习和工作都有很大的好处和帮助，所以这次课程设计的意义非常大。随着社会发展，报警器应用的越来越广泛。 本文设计了一种光电式报警器，该报警器通过感光器件把光信号转换成电信号，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，有三个模块即光电转换模块、数码显示模块以及声光报警模块组成。各模块功能独立，可扩充性强，很有经济利用价值。 光电报警器的使用简单，可靠性高，人们在日常生活中可以将光电报警器广泛的利用在很多领域，来提高自己日常生活的安全度。 关键词：光耦，555 多谐振荡，数字显示，光电转换，声
4、光报警 11.概述报警器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。本次设计的光电报警器是报警器和光耦结合的小小的结合，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能延伸到各个行业在当今高速发展的社会中，入室盗窃率的不断提高。家，学校宿舍，办公室的财产安全存在很多的隐患，当家中无人或仅有老人孩子在家或者在家熟睡，必须确保家庭成员和财产的安全。众多住宅小区，学校宿舍，办公室的安防主要是依靠安装防盗门、防盗窗以及人工防范来实现的。这样不仅有碍美观
5、，而且还不能有效地防止小偷的侵入，而光电报警器就可很好解决这个问题。所以现在可以在窗户和门上安上这种光电报警器，这样可以更有效地防盗，并且还可以通过无线主机，实现远程监控，减少不少物力和财力，它可广泛地应用于智能化小区，宿舍，办公室，金融部门的储蓄网点，写字楼，仓库，企事业单位等分散营业场所的安全防范中。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。 本文设计了一种光电式报警器，首先接通电源使光耦导通，通过 74LS247 译码器使 LED 显示不同的数字，通过 74LS32 或门与 555 定
6、时器构成的多谐振荡电路来实现有选择的间歇式光电报警器。当光路未被挡住时，光耦输出低电平，通过 74LS247 使 LED 显 0，当第一路光被挡住时，光耦输出高电平，通过 74LS247 使 LED 显 1，当第二路光被挡住时，也是光耦输出高电平，通过 74LS247 使 LED 显 2，当两路都被当时，与上面同样的道理使 LED 显 3，其中当两路信号有任意一路输出为高时，通过 74LS32 或门，由 555 构成的多谐振荡器处于工作状态发出间歇式声光报警功能器。这种报警器不仅在视觉上给人以清晰明了的提示，而且在声音上也给人以提醒，达到了一举两得的功效，很有实用价值。随着科学技术的进步，光电
7、报警器价逐步升级，升级后可使更多的人们受益。22.总体方案设计根据课题设计要求，报警器电路系统框图由以下部分组成：图 2.1 系统设计框图 2.1 设计方案比较和选择方案一：接通电源通过对管的发送和接收，输出高低电平，通过 CD4511 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。图 2.2 方案一电路图3当接通电源的时候，发光管发出红外光，接收管导通，从 A 点输出低电平。当有东西遮在两个管子中间时，接收管断开，从 A 点输出高电，见图2.2。 方案二：接通电源通过光耦的导通和断开，输出高低电平，通过 CD4511 译码器使
8、 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。图 2.3 方案二电路图当接通电源的时候，光耦内部的光敏三极管导通，从 B 点输出低电平，B 点有东西遮在光耦的 U 型槽中时，光敏三极管断开，从 B 点输出高电平，见图 2.4。比较上述两种方案，都是将光信号转化为电信号输出高低电平，经过译码器驱动数码管显示不同的数字，同时通过输出的高低电平经或门来控制 555 构成的多谐振荡器。主要不同之出就在于光电转换电路的选择，经过实验检测第一种方案输出的高电平比较低，致使数码管的亮度不是很高，要加个放大电路才能增加数码管的亮度，而第二种方案却不用加
9、放大电路。虽然光耦的成本比对管高一些，但是实验电路和步骤较简单，而且光耦的发射和接收都在一个器件中灵敏度比对管要高，综合来看，选择第二种方案。本次课程设计核心电路由三大模块组成，即：光电转换模块、数字显示模块、声光报警模块。通过红外线照射红外线接收二极管（以下简称“接收管” ）使其输出高低电平以控制 74LS247 和数码管电路显示数字说明是哪路被遮挡，同时由以 555 为核心的报警器电路发出间歇式的声光报警。43.光电报警器原理介绍核心电路为由 555 定时器组成的多谐振荡器，振荡器输出端为高低电平交替出现的矩形方波，在输出端接上蜂鸣器和发光二极管之后，当光电转换部分有光线被遮挡时，数码管会
10、显示 1、2、3 中的一个数字，同时光电报警部分都会发出间歇式的声光报警。当图中一路和二路均无光线遮挡时，2D、4D 由于分别被 1D、3D 发出的红外线照射，而处于导通状态，此时 A、B 两点均为低电平，数码管显示为 0，且多谐振荡电路不能正常工作，故而报警部分不会发出声光报警。当图中一路或二路任一路光线被遮挡时，此处假设为二路，则 2D 处于导通状态，而 4D 处于截止状态，此时 A 点为低电平，而 B 点为高电平，数码管显示为 2，多谐振荡电路可以正常工作，报警部分会发出声光报警。当图中一路和二路光线均被遮挡时，则 2D、4D 处于导通状态，此时 A 点为高电平，B 点也为高电平，数码管
11、显示为 3，多谐振荡电路可以正常工作，报警部分会发出声光报警。图 3.1 工作原理图54.各功能模块设计4.1 光电转换模块电转换模块可以以红外线发射管和红外线接收管为核心设计而成，发射管在外加电压下可以发射出红外线，这种红外线可以被接收二极管接收。一旦接收管。受到红外线照射，就会处于导通状态，否则处于截止状态。故而两种二极管通常会结合起来成对使用。由于设计要求有两路光，故需要用到两对光电二极管，设计电路如图 4.1 所示。图 4.1 光电转换电路功率的发光二极管工作在电流为 5mA20mA 范围内才能发光，根据欧姆定律，由 R=U/I，U=5V，5mAI20mA，计算可知与红外线发射二极管（
12、以下简称“发射管” ）串联的电阻值应该在 2501000 之间，故在总电路图中可选用电阻 108RR=510 的电阻。接收管要串联一个电阻值较大的电阻以防止被击穿，可以令 119RR=24K。图中发射管 D1 发出的红外线被接收管 D2 收到时，D2 处于导通状态，由于 D2 正极直接接地，则 A 点即为低电平；如果在 D1 与 D2 之间放置遮挡物，如一张卡片，则 D1 发出的红外线不会被 D2 收到，即相当于接收管 D26未被红外线照射，此时 D2 处于截止状态，由于 A 点通过 24K 的电阻接至+5V 电源，故相当于高电平。同理可知 B 点亦是如此。这就有了高低电平的输出来控制后面的数
13、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。图 4.2 74LS32 的真值表图 4.3 74LS32 的引脚图其中1-1A，2-1B，3-1Y；4-2A，5-2B，6-2Y；7-GND；8-3Y，9-3A，10-3B；11-4Y，12-4A，13-4B；14-VCC 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。4.2 数字显示模块由于题目中要求能显示光线被遮挡的路数，故而考虑使用数码管，并结合74LS247 芯片共同实现这一功能，下面介绍如下：显示译码器主要由译码器和驱动器组成，常集中在一块芯片上，输入一般为二十进制代码，其输出的信息用于驱
14、动显示器件，显示出十进制数字来。图 4-2(a)图所示为由七段发光二极管组成的数码显示器的外形。图 4-2(b)图所示为利用字段的不同组合，分别显示出的 0-9 十个数字 7图 4.4 74LS247 与共阳数码管的链接图 液晶是液态晶体，它既具有液体的流动性，又有某些光学特性的有机化合物，其透明度及颜色受外加电场的控制，可做成受电场控制的七段液晶数码显示器。将液晶的 7 个电极做成 8 字形，则只要在 7 个电极上按七段字形的不同组合加上电压，便可显示出相应的数字。七段数码管显示器共有两种，即共阳数码管和共阴数码管，其内部结构如图 4-3 所示图 4.5（a ）共阳数码管 （b）共阴数码管怎
15、样测量数码管引脚，分共阴和共阳 ？找公共共阴和公共共阳首先，我们找个电源（3 到 5 伏）和 1 个81K（几百的也欧的也行）的电阻，VCC 串接个电阻后和 GND 接在任意 2 个脚上，组合有很多，但总有一个 LED 会发光的找到一个就够了，然后用 GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个 LED（一般是 8 个） ，那它就是共阴的了。相反用 VCC 不动，GND 逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是 8 个） ，那它就是共阳的。也可以直接用数字万用表，红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。译码显示电路如下：实现 1 端和 7 端为低电平时，数码管显示 0；1 为高 电平
16、 7 为低电平时，数码管显示 1；1 为低电平 7 为高电平时，数码管显示 2； 1 为高电平 7 同时为高电平时，数码管显示 3。 74LS247 是一款低电平驱动的数字译码芯片，输出有效点位为低电平，可以配上共阳的数码管，我们也可以选着 74LS48 高电平驱动的和共阴数码管，更具自己的喜好选着不同芯片，本为采用的是 74LS247。 芯片74LS247 动共阴数码管的译码器，所以在共阳数码管之前要加 8 个 100 欧的电阻，以保护数码管不被烧坏，倘若数码管显示的过与亮了就要增大电阻的阻值图 4.6 74LS48 功能表 4.3 报警模块首先，考虑到间歇性声光报警电路可以采用 555 振
17、荡电路实现，555 定9时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利用它能够方便构成多谐振荡器、单稳态触发器等多种应用电路。因使用灵活、方便，在工业控制、定时、检测、报警等方面都有很广泛的应用。NE555 引脚排列如图 4.7 所示。图 4.7 555 内部引脚图 图 4.8 集成电路 555 真值表555 各引脚如下：1 脚是电路接地端 GND；2 脚是低 触发端 TRIG；3 脚是输出端 OUT；4 脚是主复位端 R，只有复位端接至高电平时多谐振荡器才能正常工作；5 脚是控制电压端 Uc；6 脚是高触发端 THR；7 脚是放电端DIS。8 脚是正电源端 Ucc，工作电压范围为 5-18V。
18、555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、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 101，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
19、1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。555 构成多谐振荡器电路如图 4.8 所示其中 R1、R2 和 C 为定时电阻和电容，C1 为电压控制端稳定电容。在信号的输出端产生矩形脉冲，其振荡频率为 f=1.44/（R 1+2R2）CHz图 4.8 集成芯片 555 构成的多谐振荡器电路多谐振荡器工作时输出端 OUT 波形如图 4.9 所示。图 4.9 谐振荡器输出端波形 其中 T1=0.69（R 1+R2）C(s)， T2=0.69R2C(s) ，周期 T=T1+T2=0.69（R 1+2R2）C（s） ，输出脉冲占空比 q=T1/T=(R1+R2）/ +2R2）
20、 ， 根据总电路图，多谐振荡器可根据 T=0.69（R 12+R13）C(s)来确定蜂鸣器鸣叫周期，其中鸣叫时间为 T1=0.69(R12+R13)C (s)，间歇时间 T2=0.69R13C (s)。由此可知，在多谐振荡器的输出端接上蜂鸣器和发光二极管即可实现间歇式声光报警功能，具体电路如图 4.10 所示。该图中可以通过调节可变11电阻 1R 的大小来改变蜂鸣器的鸣叫频率。图 4.10 以 555 为核心的声光报警电路设计时选择主电路图中 12R 为可变电阻，最大阻值为5K，R13=2K，电容 C1 为电解电容，容值为 220F。则由 T=(R12+R13)C 计算可知蜂鸣器鸣叫周期在 T
21、=0.60721.3662（s）之间，由于间歇时间为 T2=0.69R13C=0.3036（s） ，故鸣叫时间 T1=T-T1，在0.30361.0626（s）之间。由于题目要求当任一光路被遮挡时，报警器就得发出间歇式声光报警，为满足此要求，可以将图 4.1 中 A、B 端点通过 2输入或门电路连接至本节图 4.10 中 NE555 的 4 号引脚。蜂鸣器的结构原理蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA” （旧标准用“FM” 、 “LB”、
22、“JD”等）表示。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）多谐振荡器起振,输出 1.52.5kHZ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。12或门 74LS32 的引脚图如图 4.11 所示图 4.11 或门 74LS32 的引脚图当图 4.1 中 A、B 两点至少一点为高电平时，通过或门输出的才为高电平，再把此高电平连至 NE555 的 4 脚复位端，由于 NE555 的复位端只有在接了高电平时才能正常发出声光报警，故可以实现题目要求的功能。135.提高要求电路原理5.1 系统工作原理及其组成图 5.1 系统原理图5.2 原件介绍5.2.1 集成计数器
23、74LS160本实验所用集成芯片为异步清零同步预置四位 8421 码 10 进制加法计数器 74LS161，集成芯片的各功能端如图所示，其功能见下表。图 5.2 74LS160 引脚图 图 5.3 74LS160 功能表74LS160 为异步清零计数器，即 RD 端输入低电平，不受 CP 控制，输出端立即全部为“0” ，功能表第一行。74LS160 具有同步预置功能，在 RD 端无效时，LD 端输入低电平，在时钟共同作用下，CP 上跳后计数器状态等于预置输入 DCBA，即所谓“同步”预置功能（第二行） 。RD 和 LD 都无效，ET或 EP 任意一个为低电平，计数器处于保持功能，即输出状态不变
24、。只有四个控制输入都为高电平，计数器（161）实现模 10 加法计数，Q3Q2Q1 14Q0=1001 时，RCO=1。5.2.2 译码驱动器 CD4511 图 5.4 所示为 CD4511 引脚图。其中 A-D 为 BCD 码输入端；a-g 为译码输出端，输出“1”有效，来驱动共阴数码管；LT=0 时，译码输出全为“1” ；BI 为消隐输入端，BI=0，译码输出全为“0” ；LE 为锁定端，LE=1 时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在 LE=0 时的数值，LE=0 为正常译码。CD4511 内接有上拉电阻，故只需要在输出端于数码管管脚端之间串入限流电阻即可工作。译码器还有拒伪码功能
25、，当输入超过 1001 时，输出全为“0”，数码管熄灭。图 5.4 CD4511 引脚图5.2.3 触发器 74LS74 74LS74 是边沿型双 D 触发器，时钟 CP 上升沿有效，即触发器初态和次态按 CP 的上升沿划分。74LS74 的引脚如图 5.5，D 触发器功能见附表。图 5.5 74LS74 引脚图 图 5.6 D 触发器功能表15图 5.7 74LS74 引脚图5.2.4 与非门74LS00 是四 2 输入与非门图 5.8 74LS00 引脚图5.3 单元模块5.3.1 计数器模块设计设计16图 5.9 计数模块电路第一片的进位输出 C 作为第二片的 EP 和 ET 输入，每当
26、第一片计成9（1001）时 C 变为 1，下个 CLK 信号到达时第二片为计数工作状态，计入1 而第一片计成 0（0000） ，它的 C 端回到低电平。第一片的 EP 和 ET 恒为1，始终处于计数工作状态。5.3.2 数字显示模块图 5.10 数字显示模块电路17此模块由 CD4511 及共阴数码显示器组成，CD4511 驱动共阴数码显示器工作。只要将计数器的输出接到 CD4511 的 BCD 码输入端，即能驱动数码管显示（注意高地位） 。 5.4 电路总体设计图 5.11 电路总设计图根据设计要求，每当来一个计数脉冲时，计数器计一次数，计数范围是 099，并且电路具有清零功能，当按键开关按
27、下时，即给计数器异步清零。考虑到计数器位数只有 2 位，所以增加了一个模块，当计数到超过 99次以后，该模块点亮绿色发光二极管做指示灯，清零后二极管也会熄灭。即由 74LS00 与 74LS74 构成的部分。制作过程中由于门延时的影响导致了发光二极管不能正常点亮与熄灭，为不增加使用元器件，所以多加了两级与非门解决这个问题。186.元件安装及系统调试6.1 元件安装的基本要求与原则制造电子产品，可靠性与安全是二个重要因素,而零件的安装对于保证产品的安全可靠是至关重要的。任何疏忽都可能造成整机工作失常，甚至导致更为严重的后果。元件安装时我们要保证导通与绝缘的电器性能、保证机械强度、抱着那个传热的要
28、求和安装时接地与屏蔽要充分利用。为达到产品的可靠与安全，安装时应遵循一些基本的要求与原则。 元件安装的基本要求 保证导通与绝缘的电气特性，电气连接的通与断是安装的核心这里所说的通与断，不仅是安装后简单的使用万用表测试的结果，而且要考虑在振动，长期工作，湿度等自然条件变化的环境中，都能保证通者恒通，断者恒断。 保证机械强度，电子产品在使用过程中，不可避免的需要运输和搬动，会发生各种有意或无意达到振动，冲击，如果机械安装不够牢固，电气连接不够可靠，都有可能因为加速度的瞬间受力使装置受到损害。 保证传热的要求，在安装中，必须考虑某些零部件在传热，电磁方面的要求。 安装时接地与屏蔽要充分利用，接地与屏
29、蔽一是消除外办对产品的电磁干扰，二是消除产品对外办的电碰干扰，三是减少产品内部的相互电磁干扰。 安装元件时应注意以下原则： 为避免因元器件发热而减弱铜箔对基板的附着力，并防止元器件的裸露部分同印制导线短路，安装时元器件应离开面板约 12mm。装配时，应该先安装那些需要机械固定元器件，在此装置中如稳压管、中心芯片插座。 各种元器件的安装,应该使它们的标记(用色码或字符标注的数值,精度等)朝上面或易于是辨认的方向,并注意标记的读书方向一致 (从左到右或从上到下)。 在安装元件时应与焊接同步进行操作。6.2 焊接注意的基本事项在电子制作过程中，焊接工作是必不可少的。它不但要求将元件固定在电路板上，而
30、且要求焊点必须牢固、圆滑，所以焊接技术的好坏直接影响到电子制作的成功与否，因此焊接技术是每一个电子制作爱好者必须掌握的基本功，焊接时的要点和注意事项有下面几点：1电烙铁的选择：电烙铁的功率应由焊接点的大小决定，焊点的面积大，焊点的散热速度也快，所以选用的电烙铁功率也应该大些。一般电烙铁的功率有 20W、25W、30W、35W、50W 等等。在制作过程中选用 30W 左右的功率比较合适。电烙铁经过长时间使用后，烙铁头部会生成一层氧化物，这时它就不容易吃锡，这时可以用锉刀锉掉氧化层，将烙铁通电后等烙铁头部微热时插入松香，19涂上焊锡即可继续使用，新买来的电烙铁也必须先上锡然后才能使用。2焊锡和助焊
31、剂：选用低熔点的焊锡丝和没有腐蚀性的助焊剂，比如松香，不宜采用工业焊锡和有腐蚀性的酸性焊油，最好采用含有松香的焊锡丝，使用起来非常方便。3焊接方法：元件必须清洁和镀锡，电子元件保存在空气中，由于氧化的作用，元件引脚上附有一层氧化膜，同时还有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一层焊锡（俗称搪锡） ，然后再进行焊接。经过上述处理后元件容易焊牢，不容易出现虚焊现象。焊接时应掌握焊接的温度和焊接的时间，使电烙铁的温度高于焊锡的温度，但也不能太高，以烙铁头接触松香刚刚冒烟为好。焊接时间太短，焊点的温度过低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，反之焊接时间过长，焊锡容易流淌，并且容易使元件
32、过热损坏元件。同样地，要掌握焊接点的上锡数量，焊接点上的焊锡数量不能太少，太少了焊接不牢，机械强度也太差。而太多容易造成外观一大堆而内部未接通。焊锡应该刚好将焊接点上的元件引脚全部浸没，轮廓隐约可见为好。最后，要注意烙铁和焊接点的位置，有些人在焊接时，一般将电烙铁在焊接处来回移动或者用力挤压，这种方法是错误的。正确的方法是用电烙铁的搪锡面去接触焊接点，这样传热面积大，焊接速度快。4.焊接后的检查：焊接结束后必须检查有无漏焊、虚焊以及由于焊锡流淌造成的元件短路。虚焊较难发现，可用镊子夹住元件引脚轻轻拉动，如发现摇动应立即补焊。对于不同的器件，焊接时的具体操作一般不同。焊接一般元件时，将插好元件的
33、印制板焊接面朝上，左手拿焊锡丝，右手持电烙铁，把烙铁头贴着元件的引线加热，使焊锡丝在高温下熔化，沿着引线下流动，直至充满焊孔并覆盖引线周围的金属部分。然后撤去焊锡丝，并沿着引线向上提拉烙铁头，形成像水滴一样光亮的焊点。焊接速度要快，一般不超过 3s，以免损坏元件；焊接晶体管等器件时，可用镊子或尖嘴钳夹住管脚进行焊接，因镊子和钳子具有散热作用，可以保护器件；焊接集成电路时。双列直插式集成电路块的管脚之间距离只有 25mil，焊点过大，会造成相邻管脚短路。应采用尖头电烙铁，快速焊接。电烙铁温度不能太高，焊接时间不能太长，否则，会烧坏集成块并使印制板上的导电铜箔脱离，所以焊接时一定要特别细心。6.3
34、 集成电路的检测集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。集成电路常用的检测方法有在线测量法、非在线测量法和代换法：1. 非在线测量：非在线测量潮在集成电路未焊入电路时，通过测量其各引脚之间的直流电阻值与已知正常同型号集成电路各引脚之间的直流电阻值进行对比，以确定其是否正常。2. 在线测量：在线测量法是利用电压测量法、电阻测量法及电流测量法等，通过在电路上测量集成电路的各引脚电压值、电阻值和电流值是否正常，来判断该集成
35、电路是否20损坏。3. 代换法：代换法是用已知完好的同型号、同规格集成电路来代换被测集成电路，可以判断出该集成电路是否损坏。运算放大器集成电路的检测：用万用表直流电压档，测量运算放大器输出端与负电源端之间的电压值（在静态时电压值较高） 。用手持金属镊子依次点触运算放大器的两个输入端（加入干扰信号） ，若万用表表针有较大幅度的摆动，则说明该运算放大器完好；若万用表表针不动，则说明运算放大器已损坏。外观质量检测：电子元器件应完整无损。各种型号、规格、标志应清晰、牢固。标志符号不能模糊不清或脱落。217.系统调试与分析7.1 调试要点（1）基本设计电路调试调试用到的仪器有：数字万用表、5V；直流稳压
36、电源。调试分模块进行调试。第一步将光电转换部分焊接完毕后，接通电源，用数字万用表分别测试挡光和不挡光 A、B 两点的电压，第一次测试结果是挡光和不挡光的电压值都一样，这说明电路出现了问题，关闭电源，用万用表的蜂鸣档检查电路是否有短路和断路的地方，结果没有，然后又检查了是否将电路焊错了，器件管脚是否搞错了，仔细一检查才发现是将光耦中光敏三极管的发射极和集电极搞反了，将电路改正后再次用万用表测试，结果是不挡光时 A=B=0.25V，挡光时 A=B=4.7V，符合高低电平的要求，可以焊接下一个模块。第二步将数码显示部分的译码器和数码管焊接完毕后，一接通电源，数码管就显示 0，用纸片遮挡住光路 1，数
37、码管显示 1，遮挡住光路 2，数码管显示 2，同时遮挡，数码管显示 3，符合设计要求，说明数码显示这个模块没有出现问题，可以焊接下一个模块。第三步将 74LS32 和光电报警部分焊接完毕后，接通电源，声光报警部分不工作，用 21 纸片遮挡住光路 1，发出间歇式声光报警，遮挡住光路 2，也发出间歇式声光报警，同时遮挡，同样能发出间歇式声光报警，符合设计要求，这部分也没有出现问题，所有电路全部焊接调试完毕。（2）最后调试成功后的电路实现的功能为：1.当任一路光被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警。2.LED 显示被遮挡的路数，无报警显 0，路显 1，2 路显 2，同时遮挡显 3。（3）提高设计电路调
38、试调试用到的仪器有：数字万用表、5V 直流稳压电源、函数信号发射器。第一步将计数部分焊接好后，接通电源，利用函数信号发射器发生脉冲计数信号，计数频率为 1 秒，用万用表观察计数输出情况，若计数器工作正常则继续下一模块的焊接，否则检查电路，检查出错原因。第二步将驱动译码器和数码管焊接完毕后，将计数器的输出接至译码器的输入，接通电源，给计数器加计数脉冲，若数码管能正常显示计数，则可继续下一步焊接。第三步按照电路图焊接计数溢出指示灯模块，接通电源，接上计数脉冲，按复位键，若计数超 9922指示灯不亮，则说明电路连接有问题或者遇到其它问题。最后调试成功后的电路实现的功能为：1.设计两位数码显示计数器，
39、对报警的次数计数，并且数码显示；2.具有清零功能；3.具有技术溢出指示功能。7.2 Proteus 电路仿真当两路没有被遮挡时，光耦导通，输出低电平，数码管显示 0，蜂鸣器不报警，如图 7.1。图 7.1 电路仿真图当 1 路被遮挡，2 路没被遮挡时，数码管显示 1，蜂鸣器报警，如图所示。23图 7.2 电路仿真图当 2 路被遮挡，1 路没被遮挡时，数码管显示 2，蜂鸣器报警，如图所示。24图 7.3 电路仿真图当两路都被遮挡，数码管显示 3，蜂鸣器报警，如图所示。图 7.4 电路仿真图8.心得体会通过本次光电报警器的设计，对光电知识的实际应用有了更深刻的理解和体会，这次课程设计，不仅提高了动
40、手能力，对设计的整个流程有了一定的了解，更了解到了光电知识应用的广泛性和前景。设计的成功，极大地提高了自信心，促进了对光电的学习兴趣，明白了理论联系实际的重要性。 此次设计清楚了一项设计的整体流程：明确设计要求、功能及功能模块的设计，查阅相关资料并确定元器件，电路连接、调试、调整改进与检查，电路成型，总结；设计电路时，和搭档上网查阅了很多资料，这培养了搜索的能力，开拓了视野。调试过程中掌握了一些电路调试的方法和规律，同时也掌握了如何来检查和排除实验中的所遇到的一些常见故障，明白了动手的重要性，懂得了实践出真知的道理。电路的连接和调试极大地提高了动手实践能力，这也是目前较为缺乏的。作为工科的学生
41、，就应该具备这样的动手能力。最后，设计报告的制作还培养了整理知识的能力。总之，这次设计，认识到了知识的局限性，培养了动手能力，懂得了团队25合作精神，对今后的学习起到了极大的促进作用。参考文献1康华光.电子技术基础数字部分（第五版).北京：高等教育出版社，2006.414-4212阎石.数字电子技术基础(第五版).北京：高等教育出版社，2006.123-1303胡国庆.电工电子实践教程(第一版).北京：清华大学出版社，2007.111-1214唐小华.数字电路与 EDA 实践教程（第一版）.北京：科学出版社，2010.78-805赵景波.Protel99SE 应用与实例教程(第一版）.北京：人
42、民邮电出版社，2007.340-3456郭明琼，李潇，卿太全.常用数字集成电路原理与应用.北京:人民邮电出版社，2006.97-1037王港元.电工电子实践指导(第四版).南昌:江西科学技术出版社，2009.134-1408华成英，童诗白.模拟电子技术基础(第四版）.北京：高等教育出版社，2006.150-1639杨欣，王玉凤，刘湘黔.电路设计与仿真基于 Multisim8 与 Protel 2004.北京：清华大学出版，2006.332-33610陈雅萍.电子技能与实训-项目式教学.北京：高等教育出版社，2007.212-22211于彤.传感器原理及应用项目式教学.北京：机械工业出版社，2008.134-138 12艾永乐，付子义.数字电子技术基础. 北京： 中国电力出版社，2008.171-183 13高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，2002.268-28014 邱关源.电路（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.99-1052610.附录附录一：图 10.1 工作原理总图27
