设计六：多功能视力保护器系统设计与制作

(姓名:龙睿  学号:2006104203  姓名:钟佩连　学号:20061042110)

摘  要：多功能视力保护器由光电转换器、比较器、LED显示器、定时器和报警器等几部分组成。光电转换电路由光敏电阻和可变电阻组成的两个分压器构成。比较器和显示器主要由2输入端四异或门CD4070集成块A1和发光二极管LED1—LED3组成。报警电路由振荡器和控制器两部分组成。定时器由或非门组成的单稳态电路构成。

关键字：保护器、光电转换器、显示器、报警器

实验器材：芯片74LS02、CD4070、红色发光二极管，黄色发光二极管，绿色发光二极管。R7和R8用光敏电阻，RP1和RP2可变电阻器，B用压电陶瓷片，电源用6伏。

实验设计

一、电路原理：多功能视力保护器由光电转换器，比较器，LED显示器，定时器和报警器等几部分组成，电路框图如图所示：

二、电路图如下：

光电转换电路由光敏电阻和可变电阻组成的两个分压器构成。R7和RP1组成分压器1，作强光监测；R8和RP2组成分压器2，作弱光监测。当光线过强时，光敏电阻R7阻值变小，分压器1输出高电平“1“；当光线过弱时，光敏电阻R8阻值变大，分压器2输出低电平“0“；当光线正常时，分压器1输出低电平”0“，分压器2输出高电平”1“。

比较器和显示器主要是由2输入端四异或门CD4070集成块A1和发光二极管LED1—LED3组成。异或门电路的逻辑关系是：两个输入端输入电平高低不同时，输出为高电平“1”；两个输入端输入电平高低相同时，输出为低电平“0”。为了记忆方便可简化为“相同为0，相异为1”，记住了这个逻辑关系就可以分析异或门电路了。CD4070内部集成了4个2输入端异或门，现有3个异或门即A1-I-----A1-III用于比较器，下图为CD4070集成电路逻辑功能和引脚示意图。

当阅读环境光线过强时，A1-I两个输入端即12、13脚都为高电平“1”，根据“相同为0”逻辑关系，11脚输出低电平“0”，因而强光指示灯LED1发光，并且此低电平“0”送到与非门A2-I（如下图为此芯片）的一个输入端13脚去控制振荡器起振。当环境光线过弱时，分压器2输出低电平，这是异或门A1-II的两个输入端8、9脚都为低电平“0”，所以输出端10脚为低电平“0”，弱光指示灯LED2发光，同时此低电平“0”也加到与非门A2-I的一个输入端即12脚。当环境光线适中时，分压器1输出低电平，根据“相异出1”逻辑关系，11脚输出高电平“1”；分压器2输出高电平，10脚同理输出高电平“1”。此两个高电平分别加到A1-III的两个输入端5、6脚，所以4脚输出低电平“0”，正常指示灯LED3点亮发光。

报警电路由振荡器和控制器两部分组成，A2-1、A3-4、和A1-4组成控制振荡器振荡与否。振荡器由与非门A2-2、A2-3、和A2-4组成。控制器的控制过程如下：当光线过强或过弱时，与非门A2-1必有一个输入端为低电平，则10脚输出“0”；于是，振荡器起振，压电陶瓷片B就发出报警声。当光线正常时，与非门A2-1两个输入端都为高电平“1”，所以电路不会报警。

或非门74LS02的功能简介：

定时器由或非门A3-1、A3-2、和A3-3组成的单稳态电路构成。

三、功能实现：闭合电源开关S后，B应立即发声报警，这时只要按一下SB，声音就回停止。然后把保护器置于光线较暗处，调RP2，使黄色发光二极管点亮，且B发声报警；再将保护器置于强光处，调RP1，使红色发光二极管点亮，且B发声报警。最后将保护器置于光线正常处，此时应绿灯点亮，且B不发声报警；如果其他发光二极管有亮，只要微调RP1和RP2，使只有绿色发光二极管点亮。

参考文献：

［1］数字集成电路小制作．人民邮电出版社

［2］电子技术基础--数字部分．高等教育出版社

［3］http://www.51hei.com/chip/176.html

系统作品图