南昌大学课程设计

课程设计任务书

课程名称：电子技术综合课程设计

题目：路灯开关模拟电路设计

学院：信息工程学院系：自动化

专业班级：＿＿

学号：＿＿＿＿＿

学生姓名：＿＿＿＿＿＿＿

起讫日期：＿2011-06-19~2011-06-27＿＿＿

指导教师：职称：

学院审核（签名）审核日期：＿＿＿＿＿

课程设计任务书

姓名：院（系）：信息工程学院

专业：班级：092

课程设计题目：路灯开关模拟电路设计

课程设计要求：

通过NE555芯片组成电路，设计一个路灯自动控制开关电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯。控制电路用电池供电，熄灯后电路耗电小。

设计任务总述：

当光照减弱时，光敏电阻阻值增大，555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，当光照增强到一定时，光敏电阻阻值减小，3口出现低电平，小于1/3VCC，路灯熄灭。

工作计划及安排：

1.确定课题—路灯开光模拟电路设计

2.查找资料，了解设计的任务和要求及其基本工作原理

3.安装protel软件，学习该软件的基本应用

4．运用protel软件将所设计的原理图画出，同时将其PCB排版图画出。

5.写课程设计报告对整个课程设计进行总结。

说明

1.课程设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到

学生。

2.学生根据指导教师下达的任务书独立完成课程设计。

3.本任务书在课程设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文

评阅和课程设计答辩的主要档案资料。

路灯开关模拟电路设计

一、关于本次课程设计所用软件

Protel DXP2004是澳大利亚Altium公司于2002年推出的一款电子设计自动化软件。它的主要功能包括：原理图编辑、印制电路板设计、电路仿真分析、可编程逻辑器件的设计。用户使用最多的是该款软件的原理图编辑和印制电路板设计功能

1、原理图概述

原理图用于表示电路的工作原理，通常由以下几个部分构成：

1）元件的图形符号及元件的相关标注

2）连接关系

3）用于说明电路工作原理的文字标注和图形符号

Protel DXP2004提供了很多元件库，每个元件库中都包含了

成百上千的图形符号，用户在进行原理图设计时，可以从Protel DXP2004所提供的元件库中查找使用所需要的图形符号。如果库中不存在用户所需要的图形符号，用户也可以自己设计图形符号。2、电路板概述

印制电路板（PCB）是以绝缘基板为材料，加工成一定的尺寸，在其上有一个导电图形，以及导线和孔，从而实现了器件之间的电气连接。在用户使用电路板时，只需要根据原理图，将元件焊接在相应的位置即可

3、原理图和电路板之间的对应关系

使用Protel DXP2004制作电路板的方便在于，当原理图绘制完成后，软件能够根据原理图中的逻辑关系自动生成印制电路板，自动布局、自动布线，如果用户对系统的布局和布线不满意的话，可以进行手工调整。

由此可知，Protel DXP2004的两个主要功能是：绘制电路原理图和制作印制电路板。

二、设计要求

设计一个路灯自动控制开关电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯。控制电路用电池供电，熄灯后电路耗电小。

(1)．利用光敏三极管作为光敏传感器，555作为滞后比较器来设计电路。

(2)．当光线强到一定程度时，555的输出发生跳变，当光线暗到一定程度时，555的输出也要发生跳变。

(3)．自动控制开关路灯电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯。

通过自动控制路灯电路有效的节约了能源，减少了人力和物力的浪费。

三、设计原理

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。

555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC /3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，可使RS触发器置1，使

输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC/3，则A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。555定时器主要是与电阻电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容上的电压以确定输出电压的高低和放电开关管的通断，可构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器等脉冲产生电路。

四、原理图

PCB版图

五、电路工作方式、原理

这是由555电路组成的光控施密特电路。电路中，在施密特电路的输入端加了由两只电阻祖成的分压电路。在电路的输出端，连接一只小型直流继电器，通过这只小型继电器去控制一个大功率的交流继电器，大大增加了它的控制能力，从而可以控制更多路灯。

电路中，RP与R1~R3以及光敏电阻RL组成的施密特电路输入端的偏置电路，R2、R3组成的分压电路，将通过RL取得控制信号进行分压，使NE555的2、6脚在RL输入电压发生变化时得到不同的控制效果，确保电路在状态转换时的稳定性。

当进入夜间时，RL得到的光照减弱，它的阻值升高。这就会使A点取得的分压升高，B点电压首先升高，为施密特电路的翻转做好了准备。

同时，这一电压通过R3向C3进行充电，当C3充电使其电压大于V/3时，电路翻转，输出端由高电平变为低电平，继电器K通电吸合。继电器K吸合后并不直接接通电灯的电源，而是接通一只大功率的交流继电器KC的电源，使交流继电器吸合，最后将路灯的电源接通。由于交流继电器可以采用大功率的触电，因此可以驱动多只路灯，包括大功率的碘钨灯。

当天亮时，RL受到的光照增强，它的阻值降低，这就会使A点电压降低，A点电压降低后，首先B点电压降低。同时C3通过R3