路燈控制器的設(shè)計

word檔可自由編輯科生課設(shè)計課程名稱

電子線路綜課程設(shè)計題

目

路燈控制器設(shè)計專業(yè)班級學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號日期指導(dǎo)教師

電科學(xué)教部制word檔可自由編輯在當(dāng)今社會中，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對能源的需求越來越大，而浪費也越來越嚴(yán)重，電力資源就是其中之一?，F(xiàn)在的每條街道上都配有路燈，如何實現(xiàn)路燈的智能化控制來節(jié)省電力資源，路燈控制器可以很好的解決這個問題。本課程設(shè)計的任務(wù)就是設(shè)計一個路燈的控制系統(tǒng)。鼓勵學(xué)生在熟悉基本原理的前提下，與實際應(yīng)用相聯(lián)系，提出自己的方案，完善設(shè)計。具體設(shè)計任務(wù)如下：．熟悉路燈的工作原理；．寫出路燈控制器的設(shè)計方案；．用硬件加以實現(xiàn)；．寫課程設(shè)計報告。設(shè)計要求：設(shè)計一個路燈控制器電路。1.基本要求：當(dāng)處于暗環(huán)境（晚上能夠自動開（發(fā)光二極管亮于亮環(huán)境（白天）能夠自動關(guān)燈（發(fā)光二極管滅能自動記錄“路燈”的開燈次數(shù)（1位數(shù)碼管顯示累計“路燈”開燈時間（用2位數(shù)碼管顯示2.發(fā)揮部分：用白熾燈代替發(fā)光二極管；其它。課程設(shè)計時間安排在學(xué)期結(jié)束前二周進(jìn)行，共計14天。第1：第23：第45：第69：第10：

選擇課題，論證設(shè)計方案；原理設(shè)計，電路仿真（有條件進(jìn)行這一步理修改；安裝工藝設(shè)計，購買元器件；按安裝工藝和調(diào)試工藝分步安裝、焊接、調(diào)試，電路修改，總調(diào)；結(jié)構(gòu)設(shè)計與安裝（無外殼要求的可以不做此項第1113：撰寫課程設(shè)計報告(文搞要求有紙版和電子版)；第14：

課程設(shè)計答辯、演示、驗收。word檔可自由編輯三、主要參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)[1]彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo).北京：高等教育出版社.1997[2]《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法大連理工大學(xué)編，大連理工大學(xué)出版社，1992年[3]《數(shù)字電子計數(shù)基礎(chǔ)五版閻石主編，高等教育出版社，[4]邱關(guān)源、羅先覺.電路.北京：高等教育出版社2007.8[5]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分.北京：高等教育出版社.2007.11指導(dǎo)教師簽字：年

月

日

word檔可自由編輯概述1.1課題的背景和意義1.2設(shè)計的不足與發(fā)展.設(shè)計方案簡述.2.1方案思想.2.2方案說明2.3方案原理.2.3電路原理框圖詳細(xì)設(shè)計.3.1光控電路3.2計數(shù)電路.3.2.1單位共陰數(shù)碼管3.2.2芯片資料.3.3計時電路3．3.1一秒脈沖發(fā)生器3.4.總電路圖設(shè)計結(jié)果及分析.4.1設(shè)計結(jié)果4．2電路的調(diào)試.總結(jié).5.1整體評估.5.2心得與體會.4word檔可自由編輯摘

要現(xiàn)在的每條街道上都配有路燈，如何實現(xiàn)路燈的智能化控制來節(jié)省電力資源路燈控制器可以很好的解決這個問題路燈控制器本主要是通過光敏電阻對外界的光線的強(qiáng)弱的感應(yīng)來控制LM358的高低電平輸出從而控制路燈的開或關(guān)。采用74LS160、74LS48、74LS121、LM358NE555等芯片來完成路燈亮暗控制與所需要的數(shù)字邏輯顯示功能。當(dāng)處于暗環(huán)境下（晚上）能夠自動開燈（發(fā)光二極管亮當(dāng)處于亮環(huán)境下（白天）能夠自動關(guān)燈（發(fā)光二極管滅動記錄“路燈”的開燈次數(shù)（用1位數(shù)碼管顯示累計“路燈”開燈時間（用2位數(shù)碼管顯示關(guān)鍵詞

課程設(shè)計；

路燈等控制器；

計數(shù)電路芯片資料；

計時電路；I電路圖；AbstractNowstreetequippedwithlights,howtointelligentcontrolofstreetlampssavepowerstreetcanproblem.ofstreetthroughtolightsensortocontrolofthehigh-LM358,lowlightsonUsing、NE555tothestreetlightdarkdigitalrequireddisplay.Whenenvironment(night)toonthelights(lightemittinginbrightenvironments(daytime)toautomaticallyturnoffthelights(LEDtoautomatically"lights"intheoflights(withadigitaltotal"lights"onlightstime(withdigitaldisplay).design;streetlampscountingcircuitchiptimecircuit;I5word檔可自由編輯概1.1課題的背景和意義照明工程迅猛發(fā)展，其路燈數(shù)量的增大，而且功耗和性能大不提高，因而對路燈定時器控制的要求比較精目前，路燈開關(guān)燈控制方法多“控”和“光控”。本次課題采用“光控”可以根據(jù)天氣的情況變化來控制燈光的變化。這樣不僅可以節(jié)省人力物力資源，而且可以節(jié)省電力資源，符合當(dāng)今社會節(jié)能減排的要求。1.2設(shè)計的不足與發(fā)展光控”容易受外部環(huán)境干擾敏度低且可靠性較差鐘控”不適應(yīng)氣突變與季節(jié)變化等自然情況。二者均不能實現(xiàn)控制開關(guān)燈的合理化、科學(xué)化。從而會出現(xiàn)：開燈早，關(guān)燈晚；或者開燈晚，關(guān)燈早的現(xiàn)象。前者會造成巨大的電能浪費，后者會損害城市形象、影響社會治安和交通安全，從而影響城市的投資環(huán)境。所以應(yīng)取長補短，設(shè)計出科學(xué)，合理的路燈控制器。6word檔可自由編輯設(shè)方案述2.1方案思想本設(shè)計采用74LS160、74LS48、74LS121、LM358、NE555芯片來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)字設(shè)計具有邏輯清晰、設(shè)計巧妙等特點，能很好的符合課程設(shè)計的要求。2.2方案說明本設(shè)計主要是通過光敏電阻對外界的光線的強(qiáng)弱的感應(yīng)來控制的高、低電平輸出從而控制路燈的開或關(guān)為了使計時與計數(shù)電路同步啟動計數(shù)電路的控制是通過LM358的輸出端提供脈沖使其計數(shù)通過LM358的另一端輸出來控制計時電路的供電時電路脈沖的產(chǎn)生是用接成一個頻率為1HZ的多諧振蕩器，用74LS48驅(qū)動共陰極的七段數(shù)碼管做顯示電路。2.3方案原理當(dāng)光照減弱時，光敏電阻阻值增大LM358的17端口出現(xiàn)低電平，此時通過低電平控制繼電器工作，連接的220V白熾燈形成通路，使其亮即路燈亮。反之，當(dāng)光照增強(qiáng)到一定時，光敏電阻阻值減小，的1、7出現(xiàn)高電平，繼電器不工作白熾燈不亮為了避免外部干擾所帶來的錯誤反應(yīng)我們將光敏電阻與發(fā)光二極管封閉在一起當(dāng)二級管亮提供光線代表白天當(dāng)二極管不亮代表黑夜。經(jīng)以上論證，方案可行。2.3電路原理框圖光

計

譯

數(shù)碼管圖2.1

計電路的原理框圖7word檔可自由編輯詳設(shè)計3.1光控電路圖3.1LM358引腳圖及引腳功能LM358的簡介：LM358里面包括有兩個高增益、獨立的、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運放，適用于電壓范圍很寬的單電源而且也適用于雙電源工作方式它的應(yīng)用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運放的地方使用。LM358的特點:內(nèi)部頻率補償、低輸入偏流、低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流共模輸入電壓范圍寬，包括接地差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍直流電壓增益高(約100dB)單位增益頻帶寬(約1MHz)電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(±1.5一±15V)輸出電壓擺幅大(0至Vcc-1.5V)圖3.2光控電路的設(shè)計圖8word檔可自由編輯3.2計數(shù)電路該電路采用的元件主要有、74LS160、74LS121、單位共陰數(shù)碼管。圖3.33.2.1單位陰碼

計數(shù)電路部分的連接圖數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極接到+5V當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時相應(yīng)字段就點亮當(dāng)某一字段的陰極為高電平時相應(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)用時應(yīng)將公共極COM接到地線上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就會被點亮。該設(shè)計中選用的是七段數(shù)碼管如圖所示，為共陰極的，用譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動當(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)。圖3.4

共陰數(shù)碼管封裝和內(nèi)部電路9word檔可自由編輯3.2.2芯資1.74LS48功能：用其來驅(qū)動七段共陰數(shù)碼管4－七段譯碼器/驅(qū)動器（BCD入，有上拉電阻）輸出端（Ya－Yg）為高電平有效，可驅(qū)動燈緩沖器或共陰極VLED。當(dāng)要求輸出0－時隱輸BI應(yīng)為高電平或開路對于輸出為0時還要求脈沖消隱輸入（）為高電平或者開路。當(dāng)為低電平時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，Ya－Yg均為低電平。當(dāng)RBI和地址端（A0－）均為低電平，并且燈測試輸入端LT）為高電平時，Ya－Yg為低電平，脈沖消隱輸出（RBO也變?yōu)榈碗娖健．?dāng)BI為高電平或開路時，為低電平可使Ya－Yg均為高電平。圖3.574LS48芯片引腳圖A0－A3譯碼地址輸入端BI/RBO消隱輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效）LT燈測試輸入端（低電平有效）RBI脈沖消隱輸入端（低電平有效）Ya－Yg段輸出2.74LS160功能：通過脈沖使其其自動計數(shù)，并輸出輸給交給譯碼器該部分用到了計數(shù)器是十進(jìn)制，用來顯示路燈工作的次數(shù)。異步清零端/MR1為低電平時，不管時鐘CP信號狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器PE為低電平時，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3數(shù)據(jù)輸入端P0-P3一致。當(dāng)由低至高跳變或跳變前，如果計數(shù)器控制端、CET為高電平，則/PE應(yīng)避免由低至高電平的跳變。160計數(shù)是同步的，靠時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。當(dāng)CEP、CET均為高電平時，在升沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。當(dāng)計數(shù)溢出時，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個高電平脈沖，其寬度為Q0的高電平部分。對于74LS160，在CP出現(xiàn)前，即使CEP、CET、/MR發(fā)生變化，10word檔可自由編輯電路的功能也不受影響。TCCEPQ0-Q3CETCP/MR/PE

圖3.674LS160芯片引腳圖進(jìn)位輸出端計數(shù)控制端輸出端計數(shù)控制端時鐘輸入端（上升沿有效）異步清除輸入端（低電平有效）同步并行輸入置數(shù)端（低電平有效）圖3.774LS160內(nèi)部電路3.74LS12111OVV74121OVV74121word檔可自由編輯功能：消除信號的抖動，使得計數(shù)電路更加穩(wěn)定的工作它有兩種觸發(fā)方式：下降沿觸發(fā)和上升沿觸發(fā)。和A是兩個下降沿有效12的觸發(fā)輸入端，B是上升沿有效的觸發(fā)信號輸入端。v和v是兩個狀態(tài)互補的輸出端R/CC是外接定時電阻和電容的連extextext接端，外接定時電阻R（阻值可在1.4～40kΩ之間選擇）應(yīng)一端接V（引腳extCC14一端接引腳。外接定時電容C（一般在10pF～μF間選擇）一端接引腳10，另一端接引11即可。C電解電容，則其正極引10，負(fù)極接引腳11。74121部已經(jīng)設(shè)置了一個2kΩ的定時電阻，R（引腳9是其引出int端，使用時只需將引腳9與引腳14連接起來即可，不用時則應(yīng)讓引腳9懸空。

ext

V

V

1011914101114

int

C

int

I

A12

74121GND

61

31o64AI5BGND1

7

7(b)圖3.874LS121連接圖3.3計時電路該電路采用的元件主要有、74LS160、74LS121、單位共陰數(shù)碼管。74LS48,74LS160,74LS121的資料同上面的計數(shù)電路參數(shù)一樣參照上面的圖文。12word檔可自由編輯圖3.9計時電路的連接圖3秒沖生NE555功能：每隔一秒給提供一個脈沖，讓74LS160計數(shù)工作。555定時器是一種多用途的單片中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)多諧和施密特觸發(fā)器因而在波形的產(chǎn)生與變換測量與控制家用電器和電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。一般雙極型定時器具有較大的驅(qū)動能力，而時電路具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點。555定時器工作的電源電壓很寬，并可承受較大的負(fù)載電流。雙極型定時器電源電壓范圍為5～16V，最大負(fù)載電流可達(dá)；CMOS定時器電源電壓變化范圍為3～18V，最大負(fù)載電流在以下。13word檔可自由編輯圖3.10555脈沖發(fā)生器3.4.電路圖14word檔可自由編輯圖3.11

總電路的連線圖15word檔可自由編輯設(shè)結(jié)果分析4.1設(shè)計結(jié)果當(dāng)處于暗環(huán)境下（晚上）能夠自動開燈（發(fā)光二極管亮當(dāng)處于亮環(huán)境下（白天）能夠自動關(guān)燈（發(fā)光二極管滅能自動記錄“路燈”的開燈次數(shù)（用1位數(shù)碼管顯示能累計“路燈”開燈時間（2位數(shù)碼管顯示基本實現(xiàn)了本次課程設(shè)計的要求。4．電路調(diào)試接上電源，數(shù)碼管均顯示，整個電路處于