路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作

1、設(shè)計(jì)課題： 路燈控制器的設(shè)計(jì)與制作 專業(yè)班級：學(xué)生學(xué)號：學(xué)生姓名： 秦疆彬 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014 年1月 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2014年1月 路燈控制器的設(shè)計(jì)與制作一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1）設(shè)計(jì)制作一個(gè)路燈自動(dòng)照明的控制電路，當(dāng)日照光亮到一定的程度時(shí)路燈自動(dòng)熄滅，而日照光亮暗到一定程度時(shí)路燈自動(dòng)點(diǎn)亮。（2）設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)電路，用數(shù)碼管顯示路燈當(dāng)前一次的連續(xù)開啟時(shí)間。（3）設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)顯示電路，統(tǒng)計(jì)路燈的開啟次數(shù)。二、 方案設(shè)計(jì)與論證了解常用路燈控制的各種方法，及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，通過相互的比較，確定設(shè)計(jì)方案，并對所用傳感器進(jìn)行選型，同時(shí)加以電路的設(shè)計(jì)與分析，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。下面對路燈控制器的原理，路燈控制器中用

2、到的主要元件以及在電路中的作用分析。該路燈控制器是由光敏電阻、555定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管顯示器和受控?zé)艚M成。光敏電阻器又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，當(dāng)光照減弱時(shí)，光敏電阻阻值增大，555定時(shí)器的2、6端口出現(xiàn)低電平，當(dāng)它到達(dá)一定值時(shí)，3口出現(xiàn)高電平，且大于2/3（VCC），路燈亮。反之，當(dāng)光照增強(qiáng)到一定時(shí)，光敏電阻阻值減小，3口出現(xiàn)低電平，小于1/3（VCC），路燈熄滅。為了避免外部干擾所帶來的錯(cuò)誤反應(yīng)（例如來往的車燈給光敏電阻帶來的短暫激勵(lì)），我們利用電容充電帶來的時(shí)間延遲來解決問題。經(jīng)以上論證，方案可行。光控電路計(jì)數(shù)電路譯碼電路

3、數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)電路三、 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、 光敏電阻與555定時(shí)器構(gòu)成的控制電路該部分電路相當(dāng)于總電路的開關(guān)，通過光照強(qiáng)弱的變化改變光敏電阻的阻值，從而改變Vi的電壓值。在該電路中Vi即為由555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的輸入電壓，Vi的改變會引起施密特觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)，從而改變輸出電平，達(dá)到開關(guān)的效果。當(dāng)光敏電阻周圍的環(huán)境光照強(qiáng)度比較強(qiáng)時(shí)，電阻阻值為幾百歐左右，Vi。當(dāng)光敏電阻周圍環(huán)境由光變暗時(shí)，Vi增大過程中達(dá)到值時(shí)，引發(fā)施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出由低電平跳變?yōu)楦唠娖?。施密特觸發(fā)器輸出跳變?yōu)楦唠娖酵瑫r(shí)引起LED燈的開啟，多諧振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號和計(jì)數(shù)電路的觸發(fā)器觸發(fā)。而當(dāng)光敏電阻周圍環(huán)境由暗變光時(shí)

4、，Vi減小過程中達(dá)到值時(shí)，引起觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出由高電平跳變?yōu)榈碗娖?。觸發(fā)器輸出跳變?yōu)榈碗娖绞筁ED燈熄滅，多諧振蕩器不工作，且計(jì)數(shù)電路觸發(fā)器不觸發(fā)。因此，由光敏電阻和555定時(shí)器組成的控制電路起到總電路開關(guān)的作用。2、多諧震蕩電路如圖所示，C1=10nF，C2=10uF，R1=100K，R2=20 K，按上電路圖與555定時(shí)器相連構(gòu)成可產(chǎn)生頻率為1Hz的多諧振蕩器。多諧振蕩器為計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘脈沖。時(shí)鐘周期T=0.7*(R1+2R2)*C1=1s。3、計(jì)時(shí)電路該部分用到了計(jì)數(shù)器共三個(gè)，需要三片74LS390芯片，組成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用于顯示分鐘和秒。集成電路74LS390芯片為雙10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，

5、通過四位輸出端輸出10進(jìn)制BCD碼。4、譯碼顯示電路當(dāng)電路正常工作時(shí)，數(shù)碼管上會按照設(shè)計(jì)要求顯示路燈持續(xù)工作的時(shí)間與工作的次數(shù)。計(jì)數(shù)器用來產(chǎn)生十進(jìn)制計(jì)數(shù)，其輸出信號加在譯碼器輸入端，經(jīng)譯碼后可在輸出端產(chǎn)生所需的控制信號。本電路中譯碼驅(qū)動(dòng)器采用CD4511。5、計(jì)數(shù)電路該部分電路實(shí)現(xiàn)記錄路燈開關(guān)次數(shù)功能，需要一片74LS390芯片和一片CD4511譯碼器和一個(gè)共陰極數(shù)碼管。當(dāng)光敏電阻周圍環(huán)境從亮變暗時(shí)，由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器由低電平翻轉(zhuǎn)為高電平，經(jīng)過非門后，74LS390接收到的信號為由高電平反轉(zhuǎn)為低電平。這個(gè)脈沖下降沿觸發(fā)74LS390計(jì)數(shù)。而當(dāng)光敏電阻周圍環(huán)境從暗變亮，輸入信號為上

6、升沿不會引起計(jì)數(shù)，從而達(dá)到電路計(jì)時(shí)一次，計(jì)數(shù)一次的效果。四、 總原理圖及元器件清單1、總原理圖2、元器件清單名稱數(shù)量名稱數(shù)量5552電阻100K1光敏電阻1電阻20K1電容1nF1電容10uF1電阻10K174LS390474002共陰極數(shù)碼管445114受控小燈174042電容10nF1五、 性能測試與分析通過改變光明電阻上光線的強(qiáng)弱，可以實(shí)現(xiàn)受控小燈的亮滅。第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)碼管可以比較靈敏的累計(jì)亮燈的時(shí)間。第三個(gè)數(shù)碼管可以準(zhǔn)確的計(jì)算受控小燈的開關(guān)次數(shù)。六、 結(jié)論與心得通過該次課程設(shè)計(jì)，感觸很深，設(shè)計(jì)出原理圖，極大的提高了我們的軟件操作能力。在原理圖的設(shè)計(jì)過程中，我們通過查找資料，結(jié)合課堂所學(xué)知識以及對仿真軟件的學(xué)習(xí)與使用，對仿真有了更深的了解以及產(chǎn)生了更濃的興趣。通過對路燈控制器的設(shè)計(jì)，我深刻認(rèn)識到了“理論聯(lián)系實(shí)際”的這句話的重要性與真實(shí)性。而且通過對此課程的設(shè)計(jì)，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實(shí)踐中理解了書本上的知識，明白了學(xué)以致用的真諦。也明白老師為什么要求我們做好這個(gè)課程設(shè)