路燈控制器的設(shè)計(jì)

word檔可自由編輯科生課設(shè)計(jì)課程名稱

電子線路綜課程設(shè)計(jì)題

目

路燈控制器設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)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(huì)中，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求越來(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)在的每條街道上都配有路燈，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)。鼓勵(lì)學(xué)生在熟悉基本原理的前提下，與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，提出自己的方案，完善設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)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(jì)方案；．用硬件加以實(shí)現(xiàn)；．寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)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(dòng)開(kāi)（發(fā)光二極管亮于亮環(huán)境（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)（1位數(shù)碼管顯示累計(jì)“路燈”開(kāi)燈時(shí)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(jì)時(shí)間安排在學(xué)期結(jié)束前二周進(jìn)行，共計(jì)14天。第1：第23：第45：第69：第10：

選擇課題，論證設(shè)計(jì)方案；原理設(shè)計(jì)，電路仿真（有條件進(jìn)行這一步理修改；安裝工藝設(shè)計(jì)，購(gòu)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(jì)與安裝（無(wú)外殼要求的可以不做此項(xiàng)第1113：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告(文搞要求有紙版和電子版)；第14：

課程設(shè)計(jì)答辯、演示、驗(yàn)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(jì)指導(dǎo).北京：高等教育出版社.1997[2]《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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(jué).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(jì)的不足與發(fā)展.設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述.2.1方案思想.2.2方案說(shuō)明2.3方案原理.2.3電路原理框圖詳細(xì)設(shè)計(jì).3.1光控電路3.2計(jì)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(jì)時(shí)電路3．3.1一秒脈沖發(fā)生器3.4.總電路圖設(shè)計(jì)結(jié)果及分析.4.1設(shè)計(jì)結(jié)果4．2電路的調(diào)試.總結(jié).5.1整體評(píng)估.5.2心得與體會(huì).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(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)題路燈控制器本主要是通過(guò)光敏電阻對(duì)外界的光線的強(qiáng)弱的感應(yīng)來(lái)控制LM358的高低電平輸出從而控制路燈的開(kāi)或關(guān)。采用74LS160、74LS48、74LS121、LM358NE555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。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)光二極管滅動(dòng)記錄“路燈”的開(kāi)燈次數(shù)（用1位數(shù)碼管顯示累計(jì)“路燈”開(kāi)燈時(shí)間（用2位數(shù)碼管顯示關(guān)鍵詞

課程設(shè)計(jì)；

路燈等控制器；

計(jì)數(shù)電路芯片資料；

計(jì)時(shí)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(duì)路燈定時(shí)器控制的要求比較精目前，路燈開(kāi)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(lái)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(huì)節(jié)能減排的要求。1.2設(shè)計(jì)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(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。6word檔可自由編輯設(shè)方案述2.1方案思想本設(shè)計(jì)采用74LS160、74LS48、74LS121、LM358、NE555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)字設(shè)計(jì)具有邏輯清晰、設(shè)計(jì)巧妙等特點(diǎn)，能很好的符合課程設(shè)計(jì)的要求。2.2方案說(shuō)明本設(shè)計(jì)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)控制的高、低電平輸出從而控制路燈的開(kāi)或關(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)LM358的輸出端提供脈沖使其計(jì)數(shù)通過(guò)LM358的另一端輸出來(lái)控制計(jì)時(shí)電路的供電時(shí)電路脈沖的產(chǎn)生是用接成一個(gè)頻率為1HZ的多諧振蕩器，用74LS48驅(qū)動(dòng)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(shí)，光敏電阻阻值增大LM358的17端口出現(xiàn)低電平，此時(shí)通過(guò)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(shí)，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(lái)的錯(cuò)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(jí)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(jì)

譯

數(shù)碼管圖2.1

計(jì)電路的原理框圖7word檔可自由編輯詳設(shè)計(jì)3.1光控電路圖3.1LM358引腳圖及引腳功能LM358的簡(jiǎn)介：LM358里面包括有兩個(gè)高增益、獨(dú)立的、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)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(yùn)放的地方使用。LM358的特點(diǎn):內(nèi)部頻率補(bǔ)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：?jiǎn)坞娫?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(jì)圖8word檔可自由編輯3.2計(jì)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(jì)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(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。該設(shè)計(jì)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(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)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)。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(lái)驅(qū)動(dòng)七段共陰數(shù)碼管4－七段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器（BCD入，有上拉電阻）輸出端（Ya－Yg）為高電平有效，可驅(qū)動(dòng)燈緩沖器或共陰極VLED。當(dāng)要求輸出0－時(shí)隱輸BI應(yīng)為高電平或開(kāi)路對(duì)于輸出為0時(shí)還要求脈沖消隱輸入（）為高電平或者開(kāi)路。當(dāng)為低電平時(shí)，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(cè)試輸入端LT）為高電平時(shí)，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(kāi)路時(shí)，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(cè)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(guò)脈沖使其其自動(dòng)計(jì)數(shù)，并輸出輸給交給譯碼器該部分用到了計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制，用來(lái)顯示路燈工作的次數(shù)。異步清零端/MR1為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP信號(hào)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(shí)，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(jì)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(jì)數(shù)是同步的，靠時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)CEP、CET均為高電平時(shí)，在升沿作用下Q0-Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個(gè)高電平脈沖，其寬度為Q0的高電平部分。對(duì)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(jì)數(shù)控制端輸出端計(jì)數(shù)控制端時(shí)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(hào)的抖動(dòng)，使得計(jì)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(gè)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(hào)輸入端。v和v是兩個(gè)狀態(tài)互補(bǔ)的輸出端R/CC是外接定時(shí)電阻和電容的連extextext接端，外接定時(shí)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(shí)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(gè)2kΩ的定時(shí)電阻，R（引腳9是其引出int端，使用時(shí)只需將引腳9與引腳14連接起來(lái)即可，不用時(shí)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(jì)時(shí)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(jì)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(jì)時(shí)電路的連接圖3秒沖生NE555功能：每隔一秒給提供一個(gè)脈沖，讓74LS160計(jì)數(shù)工作。555定時(shí)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(cè)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(shí)器具有較大的驅(qū)動(dòng)能力，而時(shí)電路具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)。555定時(shí)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(shí)器電源電壓范圍為5～16V，最大負(fù)載電流可達(dá)；CMOS定時(shí)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(jì)結(jié)果當(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（2位數(shù)碼管顯示基本實(shí)現(xiàn)了本次課程設(shè)計(jì)的要求。4．電路調(diào)試接上電源，數(shù)碼管均顯示，整個(gè)電路處于