路燈控制器課程設計

1、指導教師簽字：年 月 日徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告目 錄摘要.I 1課題背景（或緒論、概述）.11.1課題背景.1 2設計方案簡述 22.1 主要器件及作.2 2詳細設計 33.1 單元電路設計 .33.2時間計數(shù)器電路.63.3次數(shù)記數(shù)電路.63.4譯碼、顯示電路.7 4設計結果及分析.84.1測試結果.8 5總結. 95.1加深理論學習.95.2加強動手實踐能力. .95.3培養(yǎng)科研能力.9 參考文獻.10- I -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告摘 要本設計以數(shù)碼管、譯碼器、計數(shù)器、光敏電阻、運放、555定時器、PT2262、PT2272、繼電器、三極管、二極管

2、、電阻、電容等元件制作的路燈控制器。主要實現(xiàn)當處于暗環(huán)境下（晚上）能夠自動開燈（發(fā)光二極管亮），當處于亮環(huán)境下（白天）能夠自動關燈（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（用2位數(shù)碼管顯示）。通過用Protel99SE畫電路原理圖和用proteus仿真和理論分析設計出路燈模擬控制的藍本。最終在實際中調試檢驗。在最初時，顯示亮燈次數(shù)的數(shù)碼管顯示的數(shù)值不是很準確，可以通過調節(jié)滑動變阻器的分壓比實現(xiàn)次數(shù)的穩(wěn)定，然后再在輸出端經(jīng)過兩次求反穩(wěn)定輸出波形。通過課程設計，將理論知識應用于實踐，加強了對知識的廣度與深度的理解。培養(yǎng)了動手能力和一定的科研創(chuàng)新能力

3、，在廣泛獲取有關知識理論的前提下，通過實踐展示出來.理論與實踐在一定程度上很接近，但不會結對符合，由此得出結論，通過理論指導實踐，通過實踐促進理論的學習。 關鍵詞：數(shù)碼管；譯碼器；計數(shù)器；PT2262；PT2272- II -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告1課題背景（或緒論、概述）1.1課題背景1.1.1目的意義該設計是通過實際設計調試成一個可以自動控制的模擬路燈控制器，通過實際的模擬解決人力資源的浪費，提高效率。模擬路燈控制器有著十分廣泛的應用背景。在一些無人操作控制的工廠和一些些家用設施中，它可以自動控制路燈的亮暗，起到節(jié)省資源，有效避免資源浪費，同時他可以有效緩解壓力，處分利

4、用人力資源，提高效率。1.1.2基本理論依據(jù)和工作內容主要依據(jù)計數(shù)器，譯碼器，光敏電阻等基本元器件的原理，設計出電燈隨著光線的亮暗而自動管滅。同時讓數(shù)碼管顯示路燈點亮的時間的并記錄路燈亮暗的次數(shù)。主要實現(xiàn)當處于暗環(huán)境下（晚上）能夠自動開燈（發(fā)光二極管亮），當處于亮環(huán)境下（白天）能夠自動關燈（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（用2位數(shù)碼管顯示）。同時，又增加了無線控制，和驅動繼電器等部分。- 1 -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告2設計方案簡述2.1主要器件及作用2.1.1簡要原理了解常用路燈控制的各種方法，及各自的優(yōu)缺點，通過相

5、互的比較，確定設計方案，并對所用傳感器進行選型，同時加以電路的設計與分析，完成設計任務。2.1.2整體流程圖下面將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元件、計數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管顯示器和受控燈組成。光敏電阻器又叫光感電阻，是利用半導體的光電效應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。通過光敏電阻在不同光照條件電阻的大小，從而分的的電壓的大小來控制輸出的高低電平，可以控制記時模塊的開始、停止計時，同時也通過高低電平的變化來產(chǎn)生脈沖使記數(shù)模塊來記數(shù)。2.1.3連接核心主要是通過三極管驅動繼電器，以光

6、敏電阻為核心作為連接的，通過譯碼器驅動的數(shù)碼管，顯示亮燈次數(shù)和亮燈時間- 2 -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告3詳細設計3.1單元電路設計3.1.1光電轉換電路光敏電阻光強時電阻小，光暗時電阻大。稱其在這兩個狀態(tài)的電阻分別為亮電阻和暗電阻。本設計所用的光敏電阻亮電阻約為2K，暗電阻約為200K。電源電壓為+5V，根據(jù)環(huán)境亮暗調整電位器R1，可以實現(xiàn)光敏電阻上電位隨環(huán)境亮度的改變而改變，從而產(chǎn)生高低電平。同時圖中的三極管放大電路接法有較大的輸入電阻，不影響以上電路的電氣性能。圖中三極管采用9014.圖3-13.1.2秒脈沖產(chǎn)生電路利用CB555設計一個多諧振蕩器由公式T=(r1+2r

7、2)Cln2,可以計算出R1=R2=47k.圖3-23.1.3PT2262與PT2272- 3 -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告PT2262是Princeton Technology公司的一款適用于紅外和無線遙控,將載波振蕩、編碼、發(fā)射部分集于一身的集成電路。它具有價格低、功耗小、抗擾性好、單電阻振蕩、適用電壓范圍寬等優(yōu)點,外圍電路簡單,使用方便。目前被廣泛應用于家電遙控、車門遙控、遙控玩具及工業(yè)遙控等領域。PT2262芯片引腳排列如圖2所示。各引腳功能如下：A0A5為地址輸入,可編制成三種狀態(tài)：1、0和高阻態(tài);A6/D0A11/D5為地址或數(shù)據(jù)輸入,取決于接收端的譯碼器。做地址輸

8、入時,可編制成三種狀態(tài)：1、0和高阻態(tài);做數(shù)據(jù)輸入時,可編成l和0兩種狀態(tài)。該芯片最大編碼容量為531441(312)種。為發(fā)射使能端,低電平有效。OSC1、OSC2外接振蕩電阻,決定電路時鐘頻率。Dout為數(shù)據(jù)輸出端。由地址、數(shù)據(jù)的不同狀態(tài)而決定的各位編碼由此腳串行輸出。PT2262 的信號發(fā)送格式如圖3所示。每當按鍵有效時,PT2262 發(fā)送四次編碼。每發(fā)送一次編碼都有5ms 寬度的低電平分開,而16ms的編碼是由A0A11十二個碼組成,低位在前,高位在后。PT2262每組發(fā)送12位三態(tài)數(shù)據(jù),要把三態(tài)碼轉換成二進制形式,每位數(shù)據(jù)(0,1,高阻態(tài))由兩個脈沖位組成(具體編碼格式見圖4),接收

9、端的信號與發(fā)送的信號高低電平正好相反。在接收端,把負電平的脈沖作為有效信號,這樣的脈沖有兩種,一種為寬脈沖,長度約490s,一種為窄脈沖,寬度約165s。每一個數(shù)據(jù)位的寬度約為1.3ms,每組12位數(shù)據(jù)的寬度約為16ms。如果把寬脈沖看作二進制“0”,窄脈沖看作二進制“1”,那么接收到的二進制碼和發(fā)送的三態(tài)碼的對應關系如表1所示。這樣,解碼的對象實際上就是與12位三態(tài)碼對應的24位的二進制碼。解碼原理及硬件結構每檢測到一次有效按鍵,PT2262都發(fā)送四次編碼,接收端收到的編碼間隔是5ms的高電平。可以利用這一特點先檢測有沒有接收到數(shù)據(jù)。當有數(shù)據(jù)的時候,就去掉第一次編碼的信號,接收到5ms的高電

10、平的負跳變后才開始解碼。解碼時,使用單片機內的比較器判斷信號的電平跳變,用定時器記錄信號相鄰下降沿和上升沿之間的時間,判斷是寬脈沖(二進制1)還是窄脈沖(二進制0),將該二進制數(shù)值記錄下來,就得到了與發(fā)送端相對應的編碼。PT2262/2272是一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無線遙控發(fā)射/接收芯片。其中發(fā)射芯片PT2262-IR將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變得非常簡潔。接收芯片PT2272的數(shù)據(jù)輸出位根據(jù)其后綴不同而不同，數(shù)據(jù)輸出具有“暫存”和“鎖存”兩種方式，方便用戶使用。后綴為“M”為“暫存型”，后綴為“L”為“鎖存型”，其數(shù)據(jù)輸出又分為0、2、4、6不同的輸出，例如：P

11、T2272-M4則表示數(shù)據(jù)輸出為4位的暫存型無線遙控接收芯片。- 4 -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告PT2262-IR引腳功能說明：Pin1-Pin6（A0-A5）:地址輸入端，可編成“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)。Pin7、Pin8、pin10-Pin13（A6/D0-A11/D5）: 地址或數(shù)據(jù)輸入端，地址輸入時用Pin1-Pin6，做數(shù)據(jù)輸入時只可編成“1”、“0”兩種狀態(tài)。Pin14（TE）: 發(fā)射使能端，低電平有效。Pin15、Pin16（OSC1、OSC2）:外接振蕩電阻，決定振蕩的時鐘頻率。Pin17（Dout）:數(shù)據(jù)輸出端，編碼由此腳串行輸出。Pin9、Pin1

12、8（VDD，Vss）:電源+，-輸入端。PT2272引腳功能說明：Pin1-Pin6（A0-A5）:地址輸入端，可編成“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)。要求與PT2262設定的狀態(tài)一致。Pin7、Pin8、pin10-Pin13（D0-D5）:數(shù)據(jù)輸出端，分暫存和鎖存兩種狀態(tài)。 Pin14（DI）: 脈沖編碼信號輸入端。Pin15、Pin16（OSC1、OSC2）:外接振蕩電阻，決定振蕩的時鐘頻率。 Pin17（VT）: 輸出端，接收有效信號時，VT端由低電平變?yōu)楦唠娖健?Pin9、Pin18（VDD，Vss）: 電源+，-輸入端。PT2262/PT2272工作原理PT2262-IR發(fā)射芯片地

13、址編碼輸入有“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入有“1”和“0”兩種狀態(tài)。由各地址、數(shù)據(jù)的不同接腳狀態(tài)決定，編碼從輸出端Dout輸出，通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去。其編碼時序波形如圖2所示。Dout輸出的編碼信號是調制在38kHz載波上的，OSC1、OSC2外接的電阻決定載頻頻率，一般電阻可在430k470k之間選擇即可。圖3-4PT2272的暫存功能是指當發(fā)射信號消失時，PT2272的對應數(shù)據(jù)輸出位即變?yōu)榈碗娖?。而鎖存功能是指，當發(fā)射信號消失時，PT2272的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原來的狀態(tài)，直到下次接收到新的信號輸入。圖3是紅外發(fā)射和接收的典型應用原理圖，為了能正確解調出調制的編碼信號，接收端需

14、加一級前置放大級，保證輸入PT2272的信號幅度足夠大。PT2272各輸出端通過各種接口即可控制相應的負載。3.2時間計數(shù)器電路- 5 -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告本部分要實現(xiàn)十進制記數(shù)，使顯示的時間最大為99秒。如采用十六進制計數(shù)器74LS161，需要采用置數(shù)法或置零法來獲得十進制記數(shù)器，需要增加芯片，且會增加電路復雜度，故直接采用十進制計數(shù)器74LS160來實現(xiàn)圖3-5圖3-6秒脈沖每秒產(chǎn)生一個上升沿信號，而秒脈沖輸出端接74LS160的CP（CLK）端，從而實現(xiàn)計時功能。記秒位的74LS160的C0端接記十秒位的74LS160的EP和ET端，可以實現(xiàn)進位功能，使記時達到9

15、9秒。通過控制Ep端為0或1來控制是開始或暫停記數(shù)，從而實現(xiàn)開燈時間的累記。I圖3-73.3次數(shù)記數(shù)電路與時間記數(shù)電路類似，次數(shù)記數(shù)電路同樣用74LS160來實現(xiàn)。只是CP（CLK）端 - 6 -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告接的是光電轉換電路中光敏電阻上端，因此可以實現(xiàn)記錄開燈次數(shù)，最大值為9次。此部分的、LD、EP、ET均接1（直接接VCC），使芯片一直保持在記數(shù)狀態(tài)。圖3-83.4譯碼、顯示電路譯碼芯片采用74LS48，其為內部有上拉電阻的BCD七段譯碼器驅動器?？梢詫CD代碼譯成數(shù)碼管所需要的驅動，一邊數(shù)碼管用十進制數(shù)顯示出BCD代碼所表示的數(shù)據(jù)。圖3-9數(shù)碼管采用共陰極

16、的LG5011AH- 7 -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告4設計結果及分析將以上各個模塊連接起來，即得到如下圖的總電原理圖。其中U2 CLK接的是秒脈沖產(chǎn)生電路的秒脈沖輸出端。此圖為仿真圖，直接用的秒脈沖信號。圖4-14.1測試結果4.1.1結果與調試通過無線遙控開關可以比較靈敏的開動和停止此裝置。第一個和第二個數(shù)碼管可以比較靈敏的和準確的累計亮燈的時間。第三個數(shù)碼管可以準確的計算路燈（模擬）的開關次數(shù)到此，基本要求已經(jīng)實現(xiàn)。發(fā)揮部分及可以用繼電器啟動真正的路燈用弱點信號可以實現(xiàn)控制強電信號的要求。- 8 -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告5 總結5.1加深理論學習通過本

17、次課程設計，我充分認識到了理論聯(lián)系實際的重要性，我會利用課余時間多讀一些有關電子技術的一些書籍，同時注重培養(yǎng)自己的科研能力，和自己獨立解決問題的能力。深厚的理論知識和寬廣的熟知知識是完成每一項制作和設計必不可少的前提。5.2加強動手實踐能力良好的動手實踐能力是王成任務的良好的催化劑，要重重培養(yǎng)自己的刻苦鉆研和基本的焊工。只有不斷地將理論知識付諸于實踐，才能真正地理解和掌握一門知識。5.3培養(yǎng)科研能力我從這次設計中深刻體會到了學習電子技術的重要性，它可以將我們學習到的知識轉化成科技生產(chǎn)力，從而造福于社會，加強我們國家的現(xiàn)代化步伐。更進一步地說，只有學好理論知識，提升自己的科研能力，才有可能成為一名真正的高素質人才。- 9 -徐州師范大學物理與電子工程學院課程設計報告參考文獻1謝自美. 電子線路設計-實驗-測試M .武漢:華中科技大學出版社, 20002童詩白 華成英模擬電子技術基礎M高等教育出版社，2006年5月第四版3閻石數(shù)字電子技術基礎M. 高等教育出版社,2006年5月第五版4黃彤通用控制器的應用J無線電，2010年2月，2期5郭天祥 新概念51單片機C語言教程M 電子工業(yè)