光控流水灯设计

编号：课程设计（论文）说明书

题目：光控流水灯设计

院（系）：信息与通信学院

专业：电子信息工程

学生姓名：***

学号： **********

指导教师：***

2012年12 月10 日

摘要:光控流水灯控制器是一个通过外界光线的强度来控制输出方波的频率，通过它可以自动实现一些控制，通过感光装置（光敏电阻），实现自动化开关有利于许多生产与生活，例如在车间里可以安装光控开关来控制车间里的照明灯，这样既利于车间的照明又有利于节约电，光足够亮时开关会自动关掉照明灯。在其他面也可以广泛应用。

光控流水灯在日常生活中的应用已经全面在市场上开始推广，但毫无疑问，这一设计的应用前景是很广阔的。本文概述了光敏电阻的基本原理和特点，并介绍了光敏电阻的基本结构和用于实现电路控制的功能；并介绍了其用于控制路灯的设计方案，并对程序进行调试及性能分析。

关键字：光敏电阻，光控流水灯

目录

1. 光敏电阻的结构与工作原理 (3)

2. 光敏电阻的主要参数 (5)

3．光敏电阻的特性 (5)

3.1 伏安特性 (5)

3.2 光谱特性 (6)

3.3 温度特性 (6)

3.4 频率特性 (6)

4 继电器的类型参数 (7)

5 稳压二极管参数 (7)

6. 三极管参数 (8)

7. 系统原理 (8)

8. 原理图 (9)

9. 工作原理及过程 (9)

10. 元件的选取列表及参数 (10)

11. 结束语 (10)

12. 附录：实物图参考 (11)

1. 光敏电阻的结构与工作原理

光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。

光敏电阻没有极性， 纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加

交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。

当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中

电流迅速增大。 一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好， 此时光敏电阻的

灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级， 亮电阻值在几千欧以下。

它是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变

的电阻器。它是在一块匀质的光电导体两端加上电极构成。两电极加上一定电压

后，当光照射到光电导体上，由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿一定

方向运动，在电路中产生电流，达到光电转换目的。它以其高度的稳定性而广泛

地应用在自动化技术

(a) 光敏电阻结构； (b) 光敏电阻电极； (c) 光敏电阻接线图

R E (c )

I / m A / lm

2. 光敏电阻的主要参数

(1) 暗电阻 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此时流过的电流

称为暗电流

(2) 亮电阻 光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称

为亮电流。

(3) 光电流 亮电流与暗电流之差称为光电流。

3． 光敏电阻的特性

❖ 光敏电阻的光照特性

光敏电阻的光照特性是描述光电流I 和光照强之间的关系，绝大多数光敏电

阻光照特性是非线性的。下图为硫化镉光敏电阻的光敏特性。 光敏电阻的光照特性

（1）. 伏安特性

在一定光照度下，光敏电阻两端所加的电压与其光电流之的关系，成为伏安

特性。图是CdS 光敏电阻的伏安性曲线。它是线性电阻，服从欧姆定律，但不同

照度下具有不同的斜率。注意光敏电阻的功耗，使用时保持适当的工作电压和工

作电流。

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.4000.20.40.60.8 1.0 1.2 1.4I / m A / l m

CdS光敏电阻的伏安特性

（2）. 光谱特性

光谱特性表征光敏电阻对不同波长的光其灵敏度不同的性质。光敏电阻的光谱特性如图所示

光敏电阻的光谱踏特性曲线

（3）. 温度特性

在光照一定的条件下，光敏电阻的阻值随温度的升高而下降，即温度特性

CdS光敏电阻的温度特性曲线（光照一定）

（4）. 频率特性

光敏电阻上升和下降时间的长短，表示其对动态光信号响应的快慢，即频率

特性，如图所示。光敏电阻的频特性不仅与元件的材料有关，而且还与光照的强

弱有关。

光敏电阻的频率特性

3.CD4017引脚图,电路图,原理图资料

CD4017功能简述:

CD4017是5位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作，2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。

CD4017逻辑结构图:

CD4017 Logic Diagram 逻辑图

cd4017引脚功能:芯片有10个译码输出Q0～Q9;MR为清零端,CP0和～CPl是2个时

钟输入端,三个输出端的控制. 0Y1Y2Y。每个译码输出一般处于低电平,且在时钟脉冲由低到高的上升沿输出高电平;每个高电平输出维持1个时钟周期;每输入10个时钟脉冲,输出一个进位脉冲,因而进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号.在清零输入端(R)加高电平或正脉冲时,只有输出端Q0为高电平,其余各输出端都为低电平"0".

CD4017引脚功能：

CD4017内部是除10的计数器及二进制对10进制译码电路。CD4017有16支脚，除电源脚VDD及VSS为电源接脚，输入电压范围为3–15V之外，其余接脚为：

A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。

B、数据输出脚：

a、 Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为解码后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo 电位。

b、CARRY OUT（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，C、 OUT将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。

D、控制脚：

a、 CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi时，会使CD4017的Q0为”1”，其余Q1-Q9为”0”。

b、CLOCK ENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。

端功能符号

CO：进位脉冲输渊 CP：时钟输入端 CR：清除端

INH：禁止端 Q0-Q9 计数脉冲输出端

CD4017引脚图