路灯控制器的设计1.docx

1、路灯控制器的设计1本 科 生 课 程 设 计课 程 名 称： 电子线路综合设计 题 目： 路灯控制器的设计 专 业 班 级： 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 日 期： 指 导 教 师： 一， 课程设计目的、任务和内容要求：在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。因此公路灯节能的口号便由此而提起，因影响人们的生活。本课程设计的任务就是自己设计一个路灯控制系统，鼓励学生能够集合所学设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的光控白炽灯

2、节能路灯。具体设计任务如下：1.熟悉路灯的工作原理；2.结合资料设计出路等控制器的电路；3.买材料来完成设计4.写课程设计报告设计要求：当处于暗环境下（晚上）能够自动开灯（发光二极管亮），当处于亮环境下（白天）能够自动关灯（发光二极管灭）；能自动记录“路灯”的开灯次数（用1位数码管显示）；能累计“路灯”开灯时间（用2位数码管显示）。 二、进度安排：第一周：上网上寻找资料，并结合书面材料，熟悉路灯控制器的设计原理，设计出电路图；第二周：买材料，并自己动手完成设计要求；第三周：完成设计报告三、主要参考文献：1阎石 数字电子技术基础 （第五版）.高等教育出版社出版社2童诗白 华成英.模拟电子技术基础

3、（第四版）.高等教育出版社3郑君里 应启绗 杨为理.信号与系统（第二版）.高等教育出版社目录摘要： 5Abstract 5绪论 61系统方案选择 61.2方案内容 61.2.1光检测和发光模块 61.2.2计时器模块 71.3 方案整体效果图 72 设计方案简述 83.详细设计 83.1 设计电路的各个模块 83.1.1光检测模块 83.1.3计时器部分 93.1.4计数器模块 94 设计结果及分析 114.1 电路调试 114.1.1光检测与发光检测调试 114.1.2 计数器模块 114.1.3计时器模块 114.1.4电路整合及修改 124.1.5实物图如下 125总结 13摘要：在学校

4、、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。因此公路灯节能的口号便由此而提起，因影响人们的生活。本课程设计的任务就是自己设计一个路灯控制系统，鼓励学生能够集合所学设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的光控白炽灯节能路灯。 我设计的电路当处于暗环境下（晚上）能够自动开灯（发光二极管亮），当处于亮环境下（白天）能够自动关灯（发光二极管灭）；能自动记录“路灯”的开灯次数（用1位数码管显示）；能累计“路灯”开灯时间（用2位数码管显示）。 本路灯以

5、LM358为设计核心；由光敏电阻实现对光线强弱的捕捉，并将检测的信号经LM358分析处理后控制LED灯的亮灭；利用74LS160十进制同步计数器和74LS48 4线七段译码器/驱动器组成的计数部分；555定时器 74LS160十进制同步计数器和74LS48 4线七段译码器/驱动器组成的及时计时部分。并利用74121芯片防止信号的关键词：74LS121芯片 ; 74 LS 160芯片 ; 74 LS 48芯片 ; LM555芯片 Abstract In schools, offices, factories and enterprises etc public and residential b

6、uilding, the public, it is common ever-buring lamps and caused a tremendous waste of energy.In addition, because of frequent switch or man-made factors, the walls of the damage rate is very high, switch to increase the quantity, wasted money maintenance. Therefore the slogan of the highway Lantern F

7、estival to mention, but because they affect peoples lives.This course design task is to design a lamp control system, encourage students learned to set a new circuit design, safety, simple structure, convenient installation, long-life energy-saving lamp electric incandescent bulbs. I designed circui

8、t when in dark environment (night) to automatic light emitting diode (light),When in bright environment (day) can be destroyed the (light emitting diode),。Can automatically record lamp lights (with a digital tube display), Can open lamp lights total (with two digital tube display). The lamp is desig

9、ned to LM358 core, By photoconductive resistance to light intensity capture, and will LM358 analysis of signal detection by processing control LED lamp light put out,. Use 74LS160 decimal synchronous counter and 74LS48 4-7 decoder/drive component count parts, 74LS160 555 timing synchronization count

10、er and 74LS48 decimal 7-4 line decoder/drive component part in time. And 74121 chip prevent signalsKeywords: 74LS121 Chip; 74 LS 160Chip; 4 LS 48Chip; LM358 Chip; LM555 Chip绪论 在信息技术不断发展，人类文明不断进步的时代，越来越多的电子产品开始占们的日常工作和生活，在很多公共场所，只要短时间照明的场所，就需要安装一些电子器件，即能够自动控制开关，在有人的时候亮，人走之后，也能持续一段时间，路灯控制器是一种声光控制的器件，能

11、实现这种功能，即在白天光线比较亮不需要照明的时候，即使有声音，灯也会不亮，而在天黑或光线比较暗的时候，能够使电路工作，自动控制灯打开，而且能够在声音消失后，延时照明一段时间，实现照明的目的。通过查阅大量书籍和资料，才在老师和同学的帮助下，设计出了一个简单的路灯控制器电路，其特性优越，用途广泛，功能健全，使用方便。本路灯控制系统采用数字集成电路及少量外围元器件，利用光控功能控制照明灯，在白天及光线较强时，光敏电阻通过检测使发光处于熄灭状态。在晚上或光线较暗时，则发光点亮，这样既方便又省电，同时也延长了灯泡（发光）的使用寿命。 根据设计的要求，我们将系统分为以下几个基本模块:光检测和发光模块，计时

12、模块，计数模块，防信号抖动模块。1系统方案选择 本路灯的以LM358为设计核心；由光敏电阻实现对光线强弱的捕捉，并将检测的信号经LM358分析处理后控制LED灯的亮灭；利用74LS160十进制同步计数器和74LS48 4线七段译码器/驱动器组成的计数部分；555定时器 74LS160十进制同步计数器和74LS48 4线七段译码器/驱动器组成的及时计时部分。并利用74121芯片防止信号的抖动。1.2方案内容1.2.1光检测和发光模块光检测和发光模块 利用光敏电阻感应光的强弱，以及lm358的比较作用，把LM358的7脚或者1脚与74LS121的5脚相连，然后再连上发光二极管，通过高低电平控制灯的

13、亮灭。 1.2.2计数器模块计数器模块 将LM358产生的输出脉冲接入计数模块，由防抖芯片74121，74ls160计数器，译码器74ls48和数码管组成的计数模块，记录发光二极管明灭的次数1.2.2计时器模块计时模块 NE555P，防抖芯片74121，74ls160计数器，译码器74ls48和共阴数码管组成的计数模 块共同组成，记录灯亮的时间。1.3 方案整体效果图本路灯以LM358为设计核心；由光敏电阻实现对光线强弱的捕捉，并将检测的信号经LM358分析处理后控制LED灯的亮灭；利用74LS160十进制同步计数器和74LS48 4线七段译码器/驱动器组成的计数部分；555定时器 74LS1

14、60十进制同步计数器和74LS48 4线七段译码器/驱动器组成的及时计时部分。并利用74121芯片防止信号的抖动动。 具体设计电路图如下、：2 设计方案简述本路灯的以LM358为设计核心；由光敏电阻实现对光线强弱的捕捉，并将检测的信号经LM358分析处理后控制LED灯的亮灭；利用74LS160十进制同步计数器和74LS48 4线七段译码器/驱动器组成的计数部分；555定时器 74LS160十进制同步计数器和74LS48 4线七段译码器/驱动器组成的及时计时部分。并利用74121芯片防止信号的抖动。 3.详细设计3.1 设计电路的各个模块3.1.1光检测模块 该模块由200K的滑动变阻器，二极管

15、 、 200欧电阻 、 光敏新组 、 200欧、500欧电阻组成。光检测模块电路图：光检测模块原理：由于光敏电阻对光照强度有非常灵敏的反应，所以采用光敏电阻进行外部环境监测，将检测的信号与358的电路比较，比较出低电平还是高电平，本电路将发光LED的正极接入电源的正极，所以1和7脚输出为高电平是发光二极管点亮。周围环境较暗是358的1和7脚输出低电平，点亮发光二极管。周围环境较亮时，输出高电平，不点亮发光二极管。同时的输出低电平脉冲接入计时和计数模块。3.1.3计时器部分 计数器部分主要由74Ls160芯片 74ls48芯片 74121芯片和数码管组成。计时器电路图：计时器模块原理：NE 55

16、5芯片3脚发送脉冲信号送给74LS121芯片的5脚，然后121芯片的信号输出端6脚把信号发送给十进制计数器74LS160的2脚，74LS48译码器把十进制计数器74LS160的信号转换到共阴管，共阴管开始工作。3.1.4计数器模块 计数器主要是由74ls4160芯片 、 74ls48芯片、 74121芯片和共阴数码管组成。计数器电路图：计数器原理：计数器模块主要是对路灯进行计数的作用，当黑夜来的时候计数器进行一次计数，一次累加。光检测和发光模块将脉冲输入计数模块。由脉冲输入时74LS160计数器开始计数工作，通过74LS48译码器的工作将译出的十进制数通过数码管显示。358输出的低电平的信号使

17、译码器工作，低电平则不工作。也就是当发光二极管亮的时候，计数模块开始工作，数码管开始显示计数。完成计数工作本次是课程设计中所用到的芯片简介：1. 555芯片的作用：555定时器是一种将模拟功能与数字(逻辑)功能紧密结合在一起的中小规模单片集成电路。它功能多样，应用广泛，只要外部配上几个阻容元器件即可构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器等电路，是脉冲波形产生与变换的重要元器件，广泛应用于信号的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等领域。在本设计电路中，555芯片也是脉冲发生装置，通过震荡给电路产生脉冲。2. 74LS160芯片的作用：60 的清除端是异步的。当清除端/MR 为低电平

18、时，不管时端CP 状态如何，即可完成清除功能。160 的预置是同步的。当置入控制器/PE 为电平时，在 CP 上升沿作用下，输出端 Q0Q3 与数据输入端 P0P3 一致。对于54/74160，当 CP 由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端 CEP、CET为高电平，则/PE 应避免由低至高电平的跳变，而 54/74LS160 无此种限制。160 的计数是同步的，靠 CP 同时加在四个触发器上而实现的。当 CEP、CET 均为高电平时，在 CP 上升沿作用下 Q0Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于 54/74160，只有当CP 为高电平时，CEP、CET 才允许由高至低电

19、平的跳变，而 54/74LS160的 CEP、CET 跳变与 CP 无关。160 有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一个高电平脉冲，其宽度为 Q0 的高电平部分。在不外加门电路的情况下，可级联成 N 位同步计数器。对于 54/74LS160，在 CP 出现前，即使 CEP、CET、/MR 发生变化，电路的功能也不受影响。 3. 74LS48芯片的作用：48 为有内部上拉电阻的 BCD七段译码器/驱动器。 4. 74121芯片的作用：54/74121 为具有施密特触发器输入的单稳态触发器。在路灯控制器的电路中起到防止脉冲抖动的作用。 5. 共阴数码管，可以对路灯亮灭进行计时 4

20、 设计结果及分析4.1 电路调试4.1.1光检测与发光检测调试 用LED灯代替阳光模拟出外界的白天与黑夜，先把LED设置成关闭状态，模拟出黑夜状态，这时调动200欧电阻，调节到发光二极管亮与不亮的临界值，微调滑动变阻器，使其刚刚处于发光状态。此时从开滑动变阻器，光敏电阻接收到光信号，则358为高电平，发光二极管熄灭，此时光检测部分完成。4.1.2 计数器模块 358芯片的一脚或者七脚是信号发射脚，74LS121的五脚是信号输入端，因此把74LS121的五脚与358的一脚或者七脚相连，358的信号被接收之后，用来控制LED的亮灭对光敏电阻照射与停止照射，来确定光敏电阻是否接收到阳光，观察数码管是

21、否根据发光二极管明灭的次数是否一致。LED亮时表示白天，此时路灯不工作，LED灭时表示黑夜，此时路灯工作，同时记数器进行一次一次。4.1.3计时器模块 计时器是计数器的升级版，与计数器不同，计时器是由555芯片提供脉冲信号。数码管显示数字从00-99。此时实现光敏电阻是否接收到光的情况，观察数码管是否根据发光二极管明灭进行计时，此时当LED亮时则模拟白天此时路灯不工作，数码管清零，当LED灭时则模拟黑夜此时路灯点亮，同时计时器开始进行计时工作。4.1.4电路整合及修改电路的整合主要通过继电器和三极管以及两个1K的电阻组成，在整合电路之前先要检查每一个模块单独工作是否正常，然后以三极管为纽带把三

22、个模块连接在一起，分别测试是否工作正常。当采用LM358的一个输出脚（1脚或7脚）输出时，停止照射光敏电阻式即模拟黑夜，此时路灯亮起，计时器开始工作，计数器应停止工作，但是测试发现，计数器也跟着计时器的跳动而跳动，所以就通过三极管将计时器和计数器分开工作。 单独测试结束后，在把电路整体连接。将不同的模块利用导线连接，再将每个模块相互固定成一个整体，使得电路整洁大方，使用方便。4.1.5实物图如下图4.1.5.1实物图1图4.1.5.2实物图2图4.1.5.3实物图35总结 在信息技术不断发展，人类文明不断进步的时代，越来越多的电子产品开始在人们的工作和日常生活中扮演越来越重要的角色。今日我设计的光控路灯在白天时不工作，夜晚没光是开始工作可以利用到乡村公路上。可以节约电能和人工。答辩记录表课程设计总结成绩分析表班级分数分布90分以上89-8079-7069-6060分以下学生数百分比最高分最低分平均分（以下为总结内容）