路灯控制器的设计

—

路灯控制器的设计

中南大学物理与电子学院

电子技术课程设计

题目：《路灯控制器的设计》专业：电子信息科学与技术

班级： 1105

*名：**

学号： 26

指导老师：***

小组成员：高超、周旭

成绩：

摘要

现在的街道基本配有路灯，为实现路灯的智能控制来节省电力资源和人力资源，路灯控制器可以很好的解决这个问题。

路灯控制器主要是通过光敏电阻对外界的光线的强弱的感应来改变自身的电阻阻值，从而控制555定时电路构成的施密特触发器高、低电平输出，达到控制路灯的开和关。

采用74LS390、74LS00、74LS04、CD4511、NE555等芯片来完成路灯亮暗控制与所需要的数字逻辑显示功能（在七段数码管上按规律显示特定的数字）。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）；同时还能记录和锁存“路灯”开灯时间(使用3个1位数码管显示)。

关键词：课程设计、智能路灯控制器、计数电路、计时电路、电路原理图、PCB、光敏电阻、555定时器、555多谐振荡器、数码管、4511译码、74LS390计数

目录

1系统概述

1.1.设计的意义，目的

1.2.路灯控制器设计概述

2单元电路设计与分析

2.1设计要求及技术指标：

2.2电路原理框图

2.3设计方案说明及原理

2.4元器件介绍

2.4.1NE555芯片

2.4.2光敏电阻

2.4.374LS390芯片

2.4.4CD4511芯片

2.4.5共阴数码管

2.5电路的设计与分析

2.5.1光敏电阻与555定时器构成的控制电路

2.5.2计时电路的设计与分析

2.5.3计数电路的设计与分析

2.5.4计数电路的设计与分析

2.5.5译码显示电路的设计与分析

2.6电路总原理图

2.7器件清单

3电路的安装与调试

3.1计时器的清零

3.2R5值的确定

3.3设计结果

4结束语

4.1设计的发展与不足

4.2整体评估

4.3心得体会

5附录

5.1总原理图

5.2元器件清单

5.3Multisim仿真原理图

5.4参考文献

1系统概述

1.1.设计的意义，目的

在当今社会中，随着经济的快速发展，人们对能源的需求越来越大，而浪费也越来越严重，电力资源就是其中之一。现在的街道基本配有路灯，如何实现路灯的智能化控制来节省电力资源，路灯控制器可以很好的解决这个问题。

本课程设计的任务就是设计一个路灯的控制系统。针对电子线路课程要求，在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，设计自己的方案，并完善设计。通过实用型电子线路设计、安装、调试等各环节的综合性训练，培养我们运用课程中所学的理论与实践紧密结合，在独立又有机合作下解决实际问题的能力。

1.2.路灯控制器设计概述

路灯控制器主要是通过光敏电阻对外界的光线的强弱的感应来改变自身的电阻阻值，从而控制555定时电路构成的施密特触发器高、低电平输出，达到控制路灯的开和关。

采用74LS390、74LS00、74LS04、CD4511、NE555等芯片来完成路灯亮暗控制与所需要的数字逻辑显示功能（在七段数码管上按规律显示特定的数字）。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）；同时还能记录和锁存“路灯”开灯时间(使用3个1位数码管显示)。

2设计任务及要求

2.1设计要求及技术指标：

当光亮到一定程度时使灯自动熄灭，而光暗到一定程度时又能自动点亮。开启和关断的光照度根据用户进行调节；

设计计数显示电路，统计路灯的开启次数，并用数码管显示出来。

设计计时显示电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启时间，并在灯灭时锁存时间，第二次灯亮自动清零并计时。

路灯控制器框图

2.3设计方案说明及原理

本设计主要是通过光敏电阻对外界的光线的强弱的感应来改变自身的电阻阻值，从而控制555定时电路构成的施密特触发器高、低电平输出，达到控制路灯的开和关。为了使计时与计数电路同步启动，计数电路的控制是通过NE555的输出端提供脉冲，使其计数；并通过NE555输出端来控制计时电路同步供电。计时电路脉冲的产生是用NE555接成一个频率为1HZ的多谐振荡器触发74LS390计时，再用CD4511驱动共阴极的七段数码管做显示电路。

当光照减弱时，光敏电阻阻值增大，NE555定时器的2、6端口出现低电平，当它到达一定值时，3口出现高电平，且大于2/3VCC，路灯亮。反之，当光照增强到一定强度时，光敏电阻阻值减小，3口出现低电平，小于1/3VCC，路灯熄灭。为了避免外部干扰所带来的错误反应（例如来往的车灯给光敏电阻带来的短暂激励），我们利用电容充电带来的时间延迟来解决问题。经以上论证，方案可行。

2.4元器件介绍

2.4.1NE555芯片

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。

555管脚图

555定时器构成的多谐振荡器

由555定时器组成的多谐振荡器如图(C)所示，其中R 1、R 2和电容C 为外接元件。其工作波如图(D)所示。

555多谐振荡器

设电容的初始电压c U ＝0，t ＝0时接通电源，由于电容电压不能突变，所以

高、低触发端TH V ＝TL V ＝0<1

3cc V ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，

即_1D R =，_

0D S =（1表示高电位，0表示低电位），RS 触发器置1，定时器输出

01u =此时_

0Q =，定时器内部放电三极管截止，电源cc V 经1R ，2R 向电容Ｃ充电，

c u 逐渐升高。当c u 上升到1

3

cc V 时，2A 输出由0翻转为1，这时__

1D D R S ==，RS

触发顺保持状态不变。所以0

1t t =时刻，c u 上升到2

3

cc V ，比较器1A 的输出由1变为0，这时_

0D R =，