路燈控制器課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

1、 .wd. .wd. .wd.路燈控制器摘要：在當(dāng)今社會(huì)，大多數(shù)人們都早出晚歸，因此路燈的控制成為一個(gè)需要考慮的重要問(wèn)題。本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)路燈控制器，要實(shí)現(xiàn)的功能是當(dāng)處于暗環(huán)境下晚上能夠自動(dòng)開(kāi)燈發(fā)光二極管亮，當(dāng)處于亮環(huán)境下白天能夠自動(dòng)關(guān)燈發(fā)光二極管滅；能自動(dòng)記錄“路燈的開(kāi)燈次數(shù)用1位數(shù)碼管顯示；能累計(jì)“路燈開(kāi)燈時(shí)間用2位數(shù)碼管顯示。該電路的設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)模塊：路燈的控制、顯示燈亮的持續(xù)時(shí)間、顯示燈亮的次數(shù)，每個(gè)模塊會(huì)分別用到不同的集成芯片其中包括NE555、CD4511、74LS390和一些常用的電子元件(光敏開(kāi)光，電阻，電容，滑動(dòng)變阻器等)。關(guān)鍵詞：路燈控制器；74LS390；

2、CD4511；555定時(shí)器Abstract:In modern society，many people usually go out early and go home late. So the control of the streetlight becomes a important problem which is needed to be thought about. The task of my course is to design a streetlight controlling. The function excepted to be achieved is that whe

3、n in dark environments it can automatically turn on, when in the bright environments can automatically turn off. It can record the number of the lighting. It can also add up the time of the lighting. It divides into 3 parts: the control of the streetlight ;record the number; add up the time. Of cour

4、se , different part use different integration chip (includingNE555、CD4511、74LS390 ) and some electronic components (mitsutoshiswitch, electric resistance, electric capacity and so on). Keywords:the control of the streetlight;74LS390;CD4511;NE555目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3607532341 前言 PAGER

5、EF _Toc360753234 h 1HYPERLINK l _Toc3607532352 總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc360753235 h 2HYPERLINK l _Toc3607532362.1 方案比較 PAGEREF _Toc360753236 h 2HYPERLINK l _Toc3607532372.2 方案論證與選擇 PAGEREF _Toc360753237 h 3HYPERLINK l _Toc3607532383 單元模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc360753238 h 4HYPERLINK l _Toc3607532393.1 各單元模塊功能介紹及電路

6、設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc360753239 h 4HYPERLINK l _Toc3607532403.1.1 光敏電阻與555定時(shí)器構(gòu)成的控制電路 PAGEREF _Toc360753240 h 4HYPERLINK l _Toc3607532413.1.2 多諧震蕩電路的設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc360753241 h 5HYPERLINK l _Toc3607532423.1.3 計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc360753242 h 5HYPERLINK l _Toc3607532433.1.4 譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc36075

7、3243 h 7HYPERLINK l _Toc3607532443.1.5 計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc360753244 h 8HYPERLINK l _Toc3607532453.2 特殊器件的介紹 PAGEREF _Toc360753245 h 9HYPERLINK l _Toc3607532463.2.1 NE555芯片 PAGEREF _Toc360753246 h 9HYPERLINK l _Toc3607532473.2.2 74LS390芯片 PAGEREF _Toc360753247 h 11HYPERLINK l _Toc3607532483.2.3 C

8、D4511芯片 PAGEREF _Toc360753248 h 11HYPERLINK l _Toc3607532493.2.4 共陰數(shù)碼管 PAGEREF _Toc360753249 h 12HYPERLINK l _Toc3607532503.3 各單元模塊的聯(lián)接 PAGEREF _Toc360753250 h 13HYPERLINK l _Toc3607532514 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc360753251 h 14HYPERLINK l _Toc3607532525 系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù) PAGEREF _Toc360753252 h 16HYPERLINK l _Toc36

9、07532535.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能 PAGEREF _Toc360753253 h 16HYPERLINK l _Toc3607532545.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試 PAGEREF _Toc360753254 h 16HYPERLINK l _Toc3607532555.3系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析 PAGEREF _Toc360753255 h 17HYPERLINK l _Toc3607532566 結(jié)論 PAGEREF _Toc360753256 h 18HYPERLINK l _Toc3607532577 總結(jié)與體會(huì) PAGEREF _Toc360753257 h 19HYPERLINK l

10、 _Toc3607532588 致謝 PAGEREF _Toc360753258 h 20HYPERLINK l _Toc3607532599 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc360753259 h 21HYPERLINK l _Toc36075326010 附錄： PAGEREF _Toc360753260 h 22HYPERLINK l _Toc360753261附錄一： PAGEREF _Toc360753261 h 22HYPERLINK l _Toc360753262附錄二： PAGEREF _Toc360753262 h 231 前言在當(dāng)今社會(huì)中，隨著經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展，人們對(duì)能源的

11、需求越來(lái)越大，而浪費(fèi)也越來(lái)越嚴(yán)重，電力資源就是其中之一。現(xiàn)在的街道 基本配有路燈，如何實(shí)現(xiàn)路燈的智能化控制來(lái)節(jié)省電力資源，路燈控制器可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)路燈的控制系統(tǒng)。采用74LS390、74LS00、74LS04、CD4511、NE555等芯片來(lái)完成路燈亮暗控制與所需要的數(shù)字邏輯顯示功能在七段數(shù)碼管上按規(guī)律顯示特定的數(shù)字。當(dāng)處于暗環(huán)境下晚上能夠自動(dòng)開(kāi)燈發(fā)光二極管亮，當(dāng)處于亮環(huán)境下白天能夠自動(dòng)關(guān)燈發(fā)光二極管滅；能自動(dòng)記錄“路燈的開(kāi)燈次數(shù)用1位數(shù)碼管顯示；同時(shí)還能記錄和鎖存“路燈開(kāi)燈時(shí)間(使用3個(gè)1位數(shù)碼管顯示)。針對(duì)電子線路課程要求，在熟悉 基本原理的前提下，與

12、實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，設(shè)計(jì)自己的方案，并完善設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)用型電子線路設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等各環(huán)節(jié)的綜合性訓(xùn)練，培養(yǎng)我們運(yùn)用課程中所學(xué)的理論與實(shí)踐嚴(yán)密結(jié)合，在獨(dú)立又有機(jī)合作下解決實(shí)際問(wèn)題的能力。路燈控制器主要是通過(guò)光敏電阻對(duì)外界的光線的強(qiáng)弱的感應(yīng)來(lái)改變自身的電阻阻值，從而控制555定時(shí)電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器高、低電平輸出，到達(dá)控制路燈的開(kāi)和關(guān)。2 總體方案設(shè)計(jì)2.1 方案比較方案一：此方案采用模擬電路與數(shù)字電路組合。模擬電路局部包括直流穩(wěn)壓電源、光電轉(zhuǎn)換、小信號(hào)放大、三極管開(kāi)關(guān)電路，直流穩(wěn)壓電源又包括降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四局部，即可得到直流穩(wěn)定12V電壓；數(shù)字電路主要有秒肪沖、計(jì)數(shù)、譯碼七段數(shù)碼管顯示。

13、利用模擬電路提供12V直流穩(wěn)定電壓，完成采光和小信號(hào)放大并產(chǎn)生控制信號(hào)控制繼電器的吸合，三極管的開(kāi)關(guān)產(chǎn)生脈沖信號(hào)和使能信號(hào)；數(shù)字電路負(fù)責(zé)顯示路燈當(dāng)前一次的連續(xù)開(kāi)啟時(shí)間和統(tǒng)計(jì)路燈的開(kāi)啟次數(shù)。模擬電路局部用到的元件及作用：三極管9013用于小信號(hào)放大和開(kāi)關(guān)，光敏電阻完成光電輪換，普通碳膜電阻根據(jù)三極管需要提供適當(dāng)?shù)钠秒妷汉透綦x、保護(hù)作用，繼電器在開(kāi)關(guān)三極管的控制下用于接通和斷開(kāi)路燈回路。數(shù)字局部用到的元件：555定時(shí)器，74LS160計(jì)數(shù)器、74LS48譯碼器、七段顯示數(shù)碼管，其中555定時(shí)器產(chǎn)生秒脈沖，用于驅(qū)動(dòng)74LS161計(jì)數(shù)，74LS48負(fù)責(zé)譯碼將74LS161計(jì)數(shù)的4位二進(jìn)數(shù)譯碼成7位二

14、進(jìn)制以驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管正常工作。設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示：直流穩(wěn)壓電源220V計(jì)數(shù)秒脈沖沖光電轉(zhuǎn)換小信號(hào)放大三極管開(kāi)關(guān)控制譯碼數(shù)碼管繼電器路燈圖2.1設(shè)計(jì)框圖方案二：本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)光敏電阻對(duì)外主要是通過(guò)光敏電阻對(duì)外界的光線的強(qiáng)弱的感應(yīng)來(lái)改變自身的電阻阻值，從而控制555定時(shí)電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器高、低電平輸出，到達(dá)控制路燈的開(kāi)和關(guān)。光電變換信號(hào)鑒幅驅(qū)動(dòng)電路路燈計(jì)數(shù)器譯碼器開(kāi)啟次數(shù)顯示計(jì)數(shù)器譯碼器開(kāi)啟時(shí)間顯示振蕩電路光電信號(hào)圖2.2設(shè)計(jì)框圖采用74LS390、74LS00、74LS04、CD4511、NE555等芯片來(lái)完成路燈亮暗控制與所需要的數(shù)字邏輯顯示功能在七段數(shù)碼管上按規(guī)律顯示特定的數(shù)字。當(dāng)

15、處于暗環(huán)境下晚上能夠自動(dòng)開(kāi)燈發(fā)光二極管亮，當(dāng)處于亮環(huán)境下白天能夠自動(dòng)關(guān)燈發(fā)光二極管滅；能自動(dòng)記錄“路燈的開(kāi)燈次數(shù)用1位數(shù)碼管顯示；同時(shí)還能記錄和鎖存“路燈開(kāi)燈時(shí)間(使用3個(gè)1位數(shù)碼管顯示)。設(shè)計(jì)框圖如圖2.2所示：2.2 方案論證與選擇方案一模擬電路與數(shù)字電路組合總體看來(lái)具有設(shè)計(jì)思路清晰、價(jià)格本錢(qián)低、穩(wěn)定性高、易現(xiàn)實(shí)，但電路構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，需要購(gòu)置許多電子元件和集成塊，整體電路調(diào)試?yán)щy。 方案二主要是通過(guò)光敏電阻對(duì)外界的光線的強(qiáng)弱的感應(yīng)來(lái)改變自身的電阻阻值，從而控制555定時(shí)電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器高、低電平輸出，到達(dá)控制路燈的開(kāi)和關(guān)。為了使計(jì)時(shí)與計(jì)數(shù)電路同步啟動(dòng)，計(jì)數(shù)電路的控制是通過(guò)NE555的

16、輸出端提供脈沖，使其計(jì)數(shù)；并通過(guò)NE555輸出端來(lái)控制計(jì)時(shí)電路同步供電。計(jì)時(shí)電路脈沖的產(chǎn)生是用NE555接成一個(gè)頻率為1HZ的多諧振蕩器觸發(fā)74LS390計(jì)時(shí)，再用CD4511驅(qū)動(dòng)共陰極七段數(shù)碼管做顯示電路。當(dāng)光照減弱時(shí)，光敏電阻阻值增大，NE555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2/3VCC，路燈亮。反之，當(dāng)光照增強(qiáng)到一定強(qiáng)度時(shí)，光敏電阻阻值減小，3口出現(xiàn)低電平，小于1/3VCC，路燈熄滅。為了防止外部干擾所帶來(lái)的錯(cuò)誤反響例如來(lái)往的車(chē)燈給光敏電阻帶來(lái)的短暫鼓勵(lì)，我們利用電容充電帶來(lái)的時(shí)間延遲來(lái)解決問(wèn)題。經(jīng)以上論證，方案可行。3 單元模塊設(shè)計(jì)3.1 各單元

17、模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)3.1.1光敏電阻與555定時(shí)器構(gòu)成的控制電路圖3.1光敏電阻與555定時(shí)器構(gòu)成的控制電路原理圖該局部電路相當(dāng)于總電路的開(kāi)關(guān)，通過(guò)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(huì)引起施密特觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)，從而改變3腳輸出電平，到達(dá)開(kāi)關(guān)的效果。當(dāng)光敏電阻周?chē)沫h(huán)境光照強(qiáng)度比較強(qiáng)時(shí)，電阻阻值為幾百歐左右，Vi2/3Vcc。當(dāng)光敏電阻周?chē)h(huán)境由光變暗時(shí)，Vi增大過(guò)程中到達(dá)值1/3Vcc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(kāi)啟，多諧振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘

18、信號(hào)和計(jì)數(shù)電路的觸發(fā)器觸發(fā)。而當(dāng)光敏電阻周?chē)h(huán)境由暗變光時(shí)，Vi減小過(guò)程中到達(dá)值時(shí)2/3Vcc，引起觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出由高電平跳變?yōu)榈碗娖健Ｓ|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(kāi)關(guān)的作用。3.1.2 多諧震蕩電路的設(shè)計(jì)與分析圖3.2多諧震蕩器原理圖該器件的電源電壓為4.5V18V，驅(qū)動(dòng)電流也較大，并能提供與ttl, MOS電路相兼容的邏輯電平。555定時(shí)器可以構(gòu)成多諧振蕩器。自激多諧振蕩器用于產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)圖3-2所示為自激多諧振蕩器電路和波形圖。電路采用電阻、電容組成RC定時(shí)電路，用于設(shè)定脈沖

19、的周期和寬度。調(diào)節(jié)RW或電容C，得到不同的時(shí)間常數(shù)；還可產(chǎn)生周期和脈寬可變的方波輸出。脈沖寬度計(jì)算公式：Tw0.7 (R1+RW+R2) C 3-1振蕩周期計(jì)算公式：T0.7 (R1+RW+2R2) C 3-2如下列圖，C2=10nF、C3=10uF、R2=100K，R3=20K，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=0.7R3+2R2C1=1s。3.1.3計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)與分析該局部用到了計(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，通過(guò)四位輸出

20、端輸出10進(jìn)制BCD碼。圖3.3 74LS390管腳圖反響清零法實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)圖3.4 反響清零法實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)原理圖先將兩片74LS390級(jí)聯(lián)，接成一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。在此基礎(chǔ)上借組與門(mén)和計(jì)數(shù)器異步清零功能，將U7B的Q1、Q2分別接至雙與非門(mén)組合的輸入端。工作時(shí)，在第60個(gè)脈沖計(jì)數(shù)脈沖作用后，計(jì)數(shù)器輸出為0110 000十進(jìn)制數(shù)60，U7B的Q1、Q2同時(shí)為1，使雙與非門(mén)組合輸出高電平，U7B清零。狀態(tài)0110 0000僅在瞬間出現(xiàn)一下。這樣，就構(gòu)成了60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。圖3.5鎖定及自動(dòng)清零單次計(jì)時(shí)電路原理圖3.1.4譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)與分析數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼

21、管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就會(huì)被點(diǎn)亮。當(dāng)電路正常工作時(shí)，數(shù)碼管上會(huì)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)

22、。計(jì)數(shù)器用來(lái)產(chǎn)生十進(jìn)制計(jì)數(shù)，其輸出信號(hào)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(hào)。本電路中譯碼驅(qū)動(dòng)器采用CD4511。圖3.6 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼譯碼電路3.1.5計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)與分析該局部電路實(shí)現(xiàn)記錄路燈開(kāi)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?chē)h(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(guò)74ls04非門(mén)后，74LS390接收到的信號(hào)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?chē)h(huán)境從暗變亮，輸入信號(hào)為上升沿不會(huì)引起計(jì)數(shù)，從而到達(dá)電路計(jì)時(shí)一次，計(jì)數(shù)一次的效果。圖3.7 計(jì)數(shù)

23、器原理圖3.2 特殊器件的介紹3.2.1NE555芯片555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。因此集成555定時(shí)被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制等方面。圖3.8 555管腳圖由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖(C)所示，其中R1、R2和電容C為外接元件。其工作波形如圖(D)所示。圖3.9 555多諧振蕩器設(shè)電容的初始電壓0，t0時(shí)接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端0，比較器1輸出為高電平，輸出為低電平，即，1表示高電位，0

24、表示低電位，RS觸發(fā)器置1，定時(shí)器輸出此時(shí)，定時(shí)器內(nèi)部放電三極管截止，電源經(jīng)，向電容充電，逐漸升高。當(dāng)上升到時(shí)，輸出由0翻轉(zhuǎn)為1，這時(shí)，RS觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0t期間，定時(shí)器輸出為高電平1。時(shí)刻，上升到，比較器的輸出由1變?yōu)?，這時(shí)，RS觸發(fā)器復(fù)0，定時(shí)器輸出。期間，放電三極管導(dǎo)通，電容通過(guò)放電。按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)時(shí)比較器輸出由0變?yōu)?，RS觸發(fā)器的，的狀態(tài)不變，的狀態(tài)仍為低電平。時(shí)刻，下降到，比較器輸出由1變?yōu)?，RS觸發(fā)器的1，0，觸發(fā)器處于1，定時(shí)器輸出。此時(shí)電源再次向電容C放電，重復(fù)上述過(guò)程。通過(guò)上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出，電容放電時(shí)，0，電容不斷地進(jìn)展充、放電，輸出端

25、便獲得矩形波。多諧振蕩器無(wú)外部信號(hào)輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔?。由圖D可知，振蕩周期。為電容充電時(shí)間，為電容放電時(shí)間。充電時(shí)間 3-3 放電時(shí)間 3-4矩形波的振蕩周期(3-5)因此改變、和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。只要將555定時(shí)器的2號(hào)腳和6號(hào)腳接在一起，就可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器。這個(gè)施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性是反相的。5號(hào)腳懸空時(shí)，正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓分別為和。圖3.10 555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器3.2.2 74LS390芯片集成電路74LS390芯片為雙10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其具有時(shí)鐘輸入CLOCK AB和復(fù)位端CLEAR，可提供

26、手動(dòng)輸入復(fù)位。并且通過(guò)四位輸出端輸出10進(jìn)制BCD碼。圖3.11 74LS390引腳圖：A、B 為時(shí)鐘輸入引腳；CLEAR為異步清零端；、B、C、D為BCD 碼輸出端。3.2.3CD4511芯片CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED 數(shù)碼管顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流，可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。圖3.12 CD4511引腳圖其功能介紹如下：BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄

27、滅消隱狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LT：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入ABCD 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。還有兩個(gè)引腳8、16分別表示的是GND和Vcc。3.2.4 共陰數(shù)碼管共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就會(huì)被點(diǎn)亮。在本設(shè)計(jì)中用CD4511譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)展驅(qū)動(dòng)。圖3.13 共陰數(shù)碼管封裝和

28、內(nèi)部電路3.3各單元模塊的聯(lián)接其各單元模塊圖如下列圖3.3.1：圖3.14各單元模塊的聯(lián)接圖4 系統(tǒng)調(diào)試在proteus軟件的仿真中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)R5阻值為400K時(shí)，Vi的值的變化能滿足觸發(fā)器的觸發(fā)。而在實(shí)際操作過(guò)程中，可以根據(jù)光敏電阻的不同或現(xiàn)有電阻值中方便選取，原那么為光線充足時(shí)Vi2/3Vcc。當(dāng)光照減弱時(shí)，光敏電阻阻值增大，NE555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2/3VCC，路燈亮。反之，當(dāng)光照增強(qiáng)到一定強(qiáng)度時(shí)，光敏電阻阻值減小，3口出現(xiàn)低電平，小于1/3VCC，路燈熄滅。計(jì)時(shí)器的清零圖4.1 計(jì)時(shí)器的清零電路圖如下列圖，電路中的這個(gè)74LS0

29、0與非門(mén)的作用為使控制右數(shù)第二個(gè)數(shù)碼管即十秒位的74LS390(U7B)計(jì)數(shù)芯片在LED燈熄滅時(shí)自動(dòng)清零。計(jì)數(shù)器的數(shù)碼管用來(lái)顯示開(kāi)燈次數(shù)，因此不用清零?？刂朴?jì)時(shí)器的另外兩個(gè)數(shù)碼管的74LS390(U6B和U7A)芯片局部會(huì)因?yàn)殡娖降母淖冏詣?dòng)清零。而CD4511(U2、U3、U4)的5腳LE接到的信號(hào)是通過(guò)圖中74LS04非門(mén)轉(zhuǎn)變而來(lái)的。當(dāng)LED亮?xí)r，U9B3腳為1，經(jīng)74LS04后，LE為0，允許譯碼輸出。當(dāng)LED熄滅時(shí)，U9B3腳為0，經(jīng)74LS04后，LE為1，允譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。5系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù)5.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能1當(dāng)處于暗環(huán)境下晚上能夠自動(dòng)

30、開(kāi)燈發(fā)光二極管亮，當(dāng)處于亮環(huán)境下白天能夠自動(dòng)關(guān)燈發(fā)光二極管滅；2能自動(dòng)記錄“路燈的開(kāi)燈次數(shù)DS1位數(shù)碼管顯示；3能單次記錄和鎖存“路燈開(kāi)燈時(shí)間用3個(gè)1位數(shù)碼管顯示， 基本實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的要求。5.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試在Proteus軟件的仿真中，我們發(fā)現(xiàn)光敏電阻和555構(gòu)成的光控電路不能仿真，所有設(shè)計(jì)了一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬白天和晚上，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉和相當(dāng)于白天；當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)相當(dāng)于晚上。當(dāng)仿真圖如下：圖5.1開(kāi)關(guān)斷開(kāi)光線較暗時(shí)的測(cè)試圖圖5.2 開(kāi)關(guān)閉合光線較亮?xí)r的測(cè)試圖5.3系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析當(dāng)處于暗環(huán)境下晚上能夠自動(dòng)開(kāi)燈發(fā)光二極管亮，當(dāng)處于亮環(huán)境下白天能夠自動(dòng)關(guān)燈發(fā)光二極管滅；能自動(dòng)記錄“路燈的開(kāi)燈次數(shù)D

31、S1位數(shù)碼管顯示；能單次記錄和鎖存“路燈開(kāi)燈時(shí)間用3個(gè)1位數(shù)碼管顯示， 基本實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)光照減弱時(shí)，光敏電阻阻值增大，NE555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2/3VCC，路燈亮。反之，當(dāng)光照增強(qiáng)到一定強(qiáng)度時(shí)，光敏電阻阻值減小，3口出現(xiàn)低電平，小于1/3VCC，路燈熄滅。6 結(jié)論電路整體功能正常，而且可以到達(dá)題目的 基本和擴(kuò)展功能，本次的設(shè)計(jì)中的數(shù)碼管亮度不是很夠，proteus軟件不能準(zhǔn)確的仿真光線強(qiáng)弱時(shí)發(fā)光二極管亮暗的情況，本設(shè)計(jì)能夠自動(dòng)記錄開(kāi)燈時(shí)間和開(kāi)燈的次數(shù)， 基本到達(dá)了本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)?！肮饪厝菀资芡獠凯h(huán)境干擾，靈敏度低且可靠性較差

32、。“鐘控不適應(yīng)天氣突變與季節(jié)變化等自然情況。二者均不能實(shí)現(xiàn)控制開(kāi)關(guān)燈的合理化、科學(xué)化。從而會(huì)出現(xiàn)：開(kāi)燈早，關(guān)燈晚；或者開(kāi)燈晚，關(guān)燈早的現(xiàn)象。前者會(huì)造成巨大的電能浪費(fèi)，后者會(huì)損害城市形象、影響社會(huì)治安和交通安全，從而影響城市的投資環(huán)境。所以應(yīng)取長(zhǎng)補(bǔ)短，設(shè)計(jì)出科學(xué)，合理的路燈控制器。7 總結(jié)與體會(huì)為期近兩周的課程設(shè)計(jì)刷一下即將完畢，回首這整個(gè)過(guò)程，仍感到些許緊張和滿路，但是更多的是充實(shí)。從選課題開(kāi)場(chǎng)我們就忙起來(lái)了，整天沉浸在思索之中，一起找資料，一起討論，有不解的問(wèn)題向教師請(qǐng)教近兩周內(nèi)我們查看了大量資料，通過(guò)仔細(xì)的研究和反復(fù)演算和實(shí)踐，終于完成了我們團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)?？傮w來(lái)說(shuō)，理論和實(shí)際相差有些距離，真正的實(shí)踐不是我們想象的那么簡(jiǎn)單，實(shí)踐中會(huì)讓我們發(fā)現(xiàn)許多現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，同時(shí)也檢驗(yàn)了我們的轉(zhuǎn)變能力。我的具體心得體會(huì)如下：1選題：結(jié)合自身?xiàng)l件，選擇難度符合自己和稍微帶有挑戰(zhàn)的題目。2查閱資料：利用身邊一切優(yōu)良條件，從多渠道獲取資料。3確定設(shè)計(jì)思路：根據(jù)資料和團(tuán)隊(duì)討論，結(jié)合題目和實(shí)際，設(shè)計(jì)確實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，并畫(huà)出框圖。4分模塊設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)模塊進(jìn)獨(dú)個(gè)設(shè)計(jì)和功能調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。5利用好計(jì)算機(jī)輔助工