路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計及制作

電子綜合開發(fā)實踐報告設(shè)計課題：路燈控制器的設(shè)計與制作專業(yè)班級： 學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 秦疆彬 設(shè)計時間： 2014年1月月 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2014年1月路燈控制器的設(shè)計與制作一、 設(shè)計任務(wù)與要求（1） 設(shè)計制作一個路燈自動照明的控制電路，當(dāng)日照光亮到一定的程度時路燈自動熄滅，而日照光亮暗到一定程度時路燈自動點亮。（2） 設(shè)計計時電路，用數(shù)碼管顯示路燈當(dāng)前一次的連續(xù)開啟時間。（3） 設(shè)計計數(shù)顯示電路，統(tǒng)計路燈的開啟次數(shù)。二、 方案設(shè)計與論證了解常用路燈控制的各種方法，及各自的優(yōu)缺點，通過相互的比較，確定設(shè)計方案，并對所用傳感器進行選型，同時加以電路的設(shè)計與分析，完成設(shè)計任務(wù)。下面對路燈控制器的原理，路燈控制器中用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定時器、計數(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弱而改變的電阻器，當(dāng)光照減弱時，光敏電阻阻值增大，555定時器的2、6端口出現(xiàn)低電平，當(dāng)它到達一定值時，3口出現(xiàn)高電平，且大于2/3（VCC,路燈亮。反之，當(dāng)光照增強到一定時，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誤反應(yīng)（例如來往的車燈給光敏電阻帶來的短暫激勵），我們利用電容充電帶來的時間延遲來解決問題。經(jīng)以上論證，方案可行。圖2.1流程框圖圖2.1流程框圖*數(shù)碼管顯示三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算1、光敏電阻與555定時器構(gòu)成的控制電路1、光敏電阻與555定時器構(gòu)成的控制電路圖3.1光控電路該部分電路相當(dāng)于總電路的開關(guān)，通過光照強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，達到開關(guān)的效果。當(dāng)光敏電阻周圍的環(huán)境光照強度比較強時，電阻阻值為幾百歐左右，Viv1-Vcc；當(dāng)光敏電阻周圍的環(huán)境光照強度比較弱時，電阻阻值為 1兆歐左右，Vi>32Vcc。當(dāng)光敏電阻周圍環(huán)境由光變暗時，Vi增大過程中達到值1Vcc時，引發(fā)施3 3密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出由低電平跳變?yōu)楦唠娖健Ｊ┟芴赜|發(fā)器輸出跳變?yōu)楦唠娖酵瑫r引起LED燈的開啟，多諧振蕩器產(chǎn)生時鐘信號和計數(shù)電路的觸發(fā)器觸發(fā)。而2當(dāng)光敏電阻周圍環(huán)境由暗變光時，Vi減小過程中達到值-Vcc時，引起觸發(fā)器翻3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，且計數(shù)電路觸發(fā)器不觸發(fā)。因此，由光敏電阻和555定時器組成的控制電路起到總電路開關(guān)的作用。2、多諧震湯電路43■di-R€1"On75100k?<TEX">R243■di-R€1"On75100k?<TEX">R220k—T匸乂￡I匸AI耳:C2.10uF<TEXT>圖3.2多諧震蕩電路如圖所示，3=10nFC2=10uFR1=100?,R2=20KQ,按上電路圖與555定時器相連構(gòu)成可產(chǎn)生頻率為1Hz的多諧振蕩器。多諧振蕩器為計數(shù)器提供時鐘脈沖。時鐘周期T=0.7*(R1+2R2)*C仁1s。3、計時電路圖3.3計時電路——丁O<3O0.50^.U9:B74LS3^0圖3.3計時電路——丁O<3O0.50^.U9:B74LS3^0該部分用到了計數(shù)器共三個，需要三片74LS390芯片，組成60進制計數(shù)器,用于顯示分鐘和秒。集成電路74LS390芯片為雙10進制計數(shù)器，通過四位輸出

端輸出10進制BCD碼4、譯碼顯示電路in寸U6：^1611圖3.4譯碼顯示電路(JQLULlin寸U6：^1611圖3.4譯碼顯示電路(JQLULlO<3CCJOfo0S當(dāng)電路正常工作時，數(shù)碼管上會按照設(shè)計要求顯示路燈持續(xù)工作的時間與工作的次數(shù)。計數(shù)器用來產(chǎn)生十進制計數(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)動器采用 CD45115、計數(shù)電路

U8:A7JLS390圖3.5計數(shù)電路U8:A7JLS390圖3.5計數(shù)電路該部分電路實現(xiàn)記錄路燈開關(guān)次數(shù)功能，需要一片 74LS390芯片和一片CD4511譯碼器和一個共陰極數(shù)碼管。當(dāng)光敏電阻周圍環(huán)境從亮變暗時，由 555定時器構(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。這個脈沖下降沿觸發(fā)74LS390計數(shù)。而當(dāng)光敏電阻周圍環(huán)境從暗變亮，輸入信號為上升沿不會引起計數(shù)，從而達到電路計時一次，計數(shù)一次的效果。四、總原理圖及元器件清單1、總原理圖

圖4.1仿真電路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弱，可以實現(xiàn)受控小燈的亮滅。第一個和第二個數(shù)碼管可以比較靈敏的累計亮燈的時間。第三個數(shù)碼管可以準確的計算受控小燈的開關(guān)次數(shù)。六、 結(jié)論與心得通過該次課程設(shè)計，感觸很深，設(shè)計出原理圖，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，我深刻認識到了“理論聯(lián)系實際”的這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設(shè)計，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課程設(shè)計的原因。他是為了教會我們?nèi)绾芜\用所學(xué)的知識去解決實際的問題，提高我們的動手能力。參考