光控自動路燈的設(shè)計與制作畢業(yè)設(shè)計論文附實物圖

1、四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)論文題目: 光控自動路燈的設(shè)計與制作 專 業(yè): 電氣自動化技術(shù) 班 級: 明天過后 學(xué) 號: 1126595455 姓 名: 我是-你的范兒 指導(dǎo)教師: 半妝紅豆 二0一四年十月三十日四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué) 生姓 名我是-你的范兒學(xué)號1126595455班級電氣專業(yè)電氣自動化技術(shù)設(shè)計（或論文）題目光控自動路燈的設(shè)計與制作指導(dǎo)教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注講師四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程師設(shè)計（論文）內(nèi)容：注意：選題要結(jié)合實際。設(shè)計（論文）內(nèi)容要詳細(xì)寫明具體步驟；學(xué)生在該設(shè)計中具體完成的工作（結(jié)果）介紹國內(nèi)外光電技術(shù)發(fā)

2、展現(xiàn)狀及特點，對光控原理及其硬件電路撰寫說明。1、對光電技術(shù)的現(xiàn)狀作深入分析，介紹國內(nèi)光電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；2、設(shè)計555模塊的光控電路；選擇適當(dāng)?shù)墓饷綦娮枳鳛楣饪仉娐返闹髟?、畫出光控原理電路圖；根據(jù)電路圖制作硬件；調(diào)試硬件達到光控效果；4、撰寫詳細(xì)的畢業(yè)論文，說明清楚，層次清楚，不少于五千字。進度安排：要有較為詳細(xì)的時間安排（時間具體到周）；6月中旬-7月初：任務(wù)下達，進行選題； 7月初-7月中旬：選題及查找相關(guān)資料；7月中旬-8月初：確定選題方案； 8月初-8月中旬：收集資料，對資料整理；8月中旬-9月初：中期檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題； 9月初-10月初：整體設(shè)計與分析，確定初稿；10月初-

3、11月中旬：整理報告，最終定稿； 11中旬-12月：答辯。主要參考文獻、資料：1 呂強電子技術(shù)基礎(chǔ)機械工業(yè)出版社，20062 陳有卿555時基電路電子工業(yè)出版社，20073 徐立娟電力電子技術(shù)人民郵電出版社，20104 閻石電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計中央廣播大學(xué)出版社，19975 李振聲實驗電子技術(shù)國防工業(yè)出版社，20036 張緒光電工技術(shù)高等教育出版社，20037 張曉東電工實用電子制作國防工業(yè)出版社，2005審批意見教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。目 錄摘 要1第1章 概 述2第2章 設(shè)計思路32.1 整體方案的設(shè)計32.2 工作原理32

4、.3 設(shè)計任務(wù)及目標(biāo)3第3章 硬件設(shè)計43.1光敏電阻43.2 整流二極管43.3 三極管53.4 繼電器63.5 555時基電路73.5.1 555概述73.5.2 555工作原理73.5.3 555引腳83.6 硬件電路原理圖及其原理9第4章 調(diào) 試11結(jié) 論12致謝13參考文獻14附錄1 實物圖15摘 要隨著我國經(jīng)濟發(fā)展迅猛，國民對電能的使用日益提高，與此而來的就是電能的浪費。目前國內(nèi)路燈照明光源一般采用高壓鈉燈、高壓汞燈和金屬鹵化物燈。常出現(xiàn)開燈早，關(guān)燈晚；或者開燈晚，關(guān)燈早的現(xiàn)象，不僅造成巨大的電能浪費、影響人們?nèi)粘Ｉ睿€會損害城市形象、影響社會治安和交通安全，從而影響城市的投資環(huán)

5、境。總之，伴著城市規(guī)模的不斷擴大，現(xiàn)有的路燈管理的方式方法已遠遠不能滿足城市路燈發(fā)展與管理的需要，必須依靠現(xiàn)代化的高科技管理手段。光控路燈開關(guān)的發(fā)明與使用就顯得十分重要。本設(shè)計基于光敏電阻的基本原理，設(shè)計了一個基于光控開關(guān)的路燈自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)路燈的智能控制。該系統(tǒng)通過對光控電路的設(shè)計、制作。并分析了研究過程中出現(xiàn)的問題，逐步找出光控開關(guān)的最佳設(shè)計方法。關(guān)鍵詞：光控路燈開關(guān)；光敏電阻；555時基電路；光電轉(zhuǎn)換第1章 緒 論隨著夜晚的來臨，城市里華燈初上，人民消除了白天的繁忙，漫步穿行于城市的街道上，在那霓虹燈漫彩的燈光下，一個個孩子歡快地玩耍著，一對對男女漫步于小道里、花園中，一輛輛汽車奔馳

6、與公路上。我們經(jīng)常可以看到，每天傍晚，當(dāng)天色較暗，路邊的路燈便自動點亮；每到清晨，當(dāng)太陽照亮整個街道是，一排路燈就自動熄滅。其實實現(xiàn)這些功能并是不哪位辛勤的街道管理者，而是光電器件的杰作。其中，起主要作用的，就是光敏電阻。路燈已經(jīng)成為一個城市照明系統(tǒng)不可分割更無可替代的一部分，在城市照明中發(fā)揮著舉足輕重的作用，而其所依靠的就是路燈自動的控制。其中，起主要作用的，就是光敏電阻。路燈控制方式有很多，可以用plc、單片機以及更多的方法。本系統(tǒng)采用的是光敏自動控制路燈。本文重點討論的問題：實現(xiàn)光控路燈的原理設(shè)計。具體要求如下：采用光敏電阻進行光控；選擇適當(dāng)?shù)墓饷綦娮杵骷鳛楣饪仉娐返闹髟?；設(shè)計合適的

7、光控電路原理圖；硬件制作。第2章 設(shè)計思路2.1 整體方案的設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計題目光控自動路燈的設(shè)計與制作。此課題的設(shè)計方法多種多樣，可以采用單片機，plc以及更多的方法。要求以路燈為控制對象，完成電路的設(shè)計與硬件的制作，實現(xiàn)以光線強弱和演示兩種方式為控制路燈的亮滅功能。其中硬件電路部分包括兩個部分：控制電路部分，路燈電路部分。本系統(tǒng)采用的是較為簡單且經(jīng)濟的一種，用到555時基電路，光敏電阻，繼電器等原件。2.2 工作原理圖2-1 光控路燈工作原理圖2.3 設(shè)計任務(wù)及目標(biāo)根據(jù)所學(xué)知識畫出設(shè)計原理圖;分析模塊電路的功能；按原理圖焊接好電路，然后調(diào)試，直到達到畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求；完成課題設(shè)計說明書

8、。第3章 硬件設(shè)計3.1光敏電阻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；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強。一般光敏電阻器結(jié)構(gòu)如圖所示。光敏電阻的主要參數(shù)有亮電阻，暗電阻，光電特性，光譜特性，頻率特性，溫度特性。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當(dāng)波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實

9、現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。沒有極性，純粹是個電阻期間，使用時可加直流也可以加交流。圖3-1 光敏電阻實物圖3.2 整流二極管整流二極管一種用于將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷陌雽?dǎo)體器件。通常它包含一個pn結(jié)，有陽極和陰極兩個端子。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。p區(qū)的載流子是空穴,n區(qū)的載流子是電子，在p區(qū)和n區(qū)間形成一定的位壘。外加使p區(qū)相對n區(qū)為正的電壓時，位壘降低，位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲存載流子，能通過大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7v）,稱為正向?qū)顟B(tài)。若加相反的電壓,使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過很小的反向電流（稱反向漏電流），稱為反向阻斷狀態(tài)。整流二極管具有明顯的單向?qū)щ娦?。整流二極管可用半導(dǎo)體鍺或硅等材料制

10、造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造(摻雜較多時容易反向擊穿）。這種器件的結(jié)面積較大，能通過較大電流（可達上千安），但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用于各種低頻半波整流電路，如需達到全波整流需連成整流橋使用。 圖3-2 1n4001整流二極管3.3 三極管三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號放大成輻值較大的電信號， 也用作無觸點開關(guān)。晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個

11、相距很近的pn結(jié)，兩個pn結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有pnp和npn兩種。三極管工作原理晶體三極管（以下簡稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有npn和pnp兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅npn和鍺pnp兩種三極管，（其中，n表示在高純度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電，而p是加入硼取代硅，產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電）。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹npn硅管的電流放大原理。對于npn管，它是由2塊n型半導(dǎo)體中間夾著一塊p型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的pn結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)

12、與基區(qū)形成的pn結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e 、基極b和集電極。當(dāng)b點電位高于e點電位零點幾伏時，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而c點電位高于b點電位幾伏時，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源ec要高于基極電源eb。在制造三極管時，有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）及基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流了。圖3-3三極管結(jié)構(gòu)3.4 繼電器繼電器是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激

13、勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁繼電器電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位

14、置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。3.5 555時基電路3.5.1 555概述555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。3.5.2 555工作原理555電路的內(nèi)部電路方框圖如下圖所示。

15、它含有兩個電壓比較器，一個基本rs觸發(fā)器，一個放電開關(guān)管t，比較器的參考電壓由三只5k電阻器構(gòu)成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器a1的同相輸入和低電平比較器a2的反相器、輸入端的參考電平為2/3vcc和1/3vcc。a1與a2的輸出端控制rs觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考電平2/3vcc時，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自2腳輸入并低于1/3vcc進，觸發(fā)器復(fù)位，555的3腳輸出高電平，同時放電開關(guān)管截止。rd是復(fù)位端（4腳），當(dāng)rd=0,555輸出低電平。平時rd端開路或接vcc。vc是控制電壓端（5腳）

16、，平時輸出2/3vcc作為比較器a1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一0.01uf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。t為放電管，當(dāng)t導(dǎo)通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電通路。圖3-4 555內(nèi)部功能圖3.5.3 555引腳它的各個引腳功能如下：圖3-5 555引腳實物圖1腳：外接電源負(fù)端vss或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端tr。3腳：輸出端vo。4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論tr、th處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平

17、。5腳：vc為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01f電容接地，以防引入干擾。6腳：高觸發(fā)端th。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。8腳：外接電源vcc，雙極型時基電路vcc的范圍是4.5 16v，cmos型時基電路vcc的范圍為3 18v。3.6 硬件電路原理圖及其原理圖3-6 硬件設(shè)計原理圖光控電路有光敏電阻rl和電位器rp組成，rl和rp構(gòu)成分壓器，利用分雅點a的電平高低隨環(huán)境光線強弱而改變這一特性來控制555時基電路的置位或復(fù)位。時基電路接成施密特觸發(fā)器，白天外界自然光線較強，rl呈現(xiàn)低電阻，當(dāng)分

18、壓點a電平高于2/3的電源電壓時，時基電路處于復(fù)位狀態(tài)。其輸出端（3腳）輸出低電平，三極管vt截止，繼電器k不動作，路燈el不亮。傍晚天色漸暗，rl的光照強度逐漸減弱，其等效電阻值也隨之增大，分壓點（a點）電平開始下跌，當(dāng)?shù)陀?/3電源電壓時，時基電路置位，輸出端（3腳）跳變?yōu)楦唠娖?，vt導(dǎo)通，k得吸合，其常開觸點k-1閉合，路燈通電發(fā)光。調(diào)節(jié)電位器rp的阻值可改變分壓點的電平高低，所以能調(diào)節(jié)電路的光控靈敏度，使電路在需要開燈的環(huán)境下其繼電器k得電吸合。本電路特點是光控有兩個起控點，即開燈光照起控點（不大于1/3vdd）和熄燈起控點（不大于2/3vdd），兩個起控點的閥值電平存在1/3電源電壓

19、的回差，這就避免了單起控點電路在光照強度正好處于起控臨界值狀態(tài)時點燈出現(xiàn)頻繁閃亮的現(xiàn)象。r1和c2組成干擾脈沖吸收電路，可防止因短暫光線（如雷電閃光，車輛燈光等）導(dǎo)致的告饒電路正常工作的現(xiàn)象。本控制器電源采用變壓器t降壓、二極管vd1半波整流、電容c1濾波以獲得直流12v的工作電壓。第4章 調(diào) 試硬件調(diào)試1、對照電路圖，按順序裝上電子元件；電阻、電容、二極管、三極管、繼電器等。2、焊接電路，先焊接控制電路，再安裝主電路。3、經(jīng)檢查連接無誤后。在確保安全情況下，通電調(diào)試。4、光控靈敏度調(diào)試。通電后將光敏電阻器完全遮擋和無完全遮擋自然光情況，測量a點點位高低，對電位器進行調(diào)試。結(jié) 論本系統(tǒng)主要介紹

20、了光路控制，介紹了光敏電阻、繼電器、整流二極管，三極管555集成電路在光控系統(tǒng)中的應(yīng)用，555集成電路及其他元件的引腳和在系統(tǒng)中的電路圖。本設(shè)計利用了光敏電阻的特性，設(shè)計的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，操作人員勞動強度小。本文設(shè)計的光控自動路燈基本實現(xiàn)了自動控制的功能，內(nèi)容涉及光敏電阻、繼電器、555時基電路以及電路涉及等諸多方面的知識。采用555時基電路設(shè)計出的光控控制器，能夠避免一些短暫光線的干擾?？刂蒲b置具有成本低、抗干擾能力強、控制性能好，在控制電路方面還能設(shè)計出延時功能等優(yōu)點。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我更加了解了我所學(xué)的專業(yè)，更好的掌握了專業(yè)知識，做到了學(xué)以致用，知道了可以通過自己所學(xué)的知識來幫助人們提高生活質(zhì)量。讓自己在理論知識和自學(xué)能力方面得到很好的理解和提高。也通過這次畢業(yè)設(shè)計增長了新的知識，開闊了自己的眼界，掌握了又一門新技術(shù)。同時，也和老師、同學(xué)們進行了很好的交流和互動。我相信本設(shè)計當(dāng)中一定會存在很多不足，請老師多多批評，指導(dǎo)！致謝這次論文是