南昌大学课程设计报告

课程设计报告

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：自动化113班

学号：6100311197

学生姓名：马常珺

起讫日期：2013-06-24至2011-07-01指导教师：李赣平老师

学院审核（签名）：

审核日期：

目录

前言 (2)

1设计题目 (2)

2 设计任务与要求

2.1设计任务 (2)

2.2 设计要求 (2)

3 原理电路设计与论证

3.1 设计原理框图 (3)

3.2 主要电路设计与参数 (4)

3.2.1 元件明细 (4)

3.2.2 主要元件介绍 (4)

3.3 总体电路图 (8)

3.4.原理图及PCB版图 (9)

4 电路的安装调试与故障分析

4.1 调试过程 (11)

4.2 故障分析 (12)

5 实验结果 (12)

6 心得体会 (13)

7 参考文献 (14)

第 1 页

前言

随着能源问题越来越引起人们的重视，节能已经成为生产应用中不可忽视的一方面。了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过互相的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。下面分别对路灯控制器的原理，路灯控制器中用到的主要元件以及在电路中的作用分析。

1 设计题目

路灯开关模拟电路设计

2 设计任务与要求

2.1设计任务

（1）学习运放放大电路的识别与测试与偏置技术；

（2）研究秒脉冲信号发生电路、稳压电流源特性和设计方法；

（3）掌握路灯开关电路的结构、原理与设计方法；

（4）培养良好的职业道德、组织与协调和善于与他人合作共事的能力。

（5）锻炼勇于创新和抗挫折的能力。

2.2设计要求

采用分立元件设计一路灯自动控制开关模拟电路，用光敏传感器实现自控。要求：

（1）在天黑时自动点亮路灯，红绿两组灯都亮。

（2）后半夜行人稀少，路灯关掉一半。红色发光管灭，剩下绿色发光管亮。

（3）第二天清早路灯全部关闭。红绿两组灯都灭。

3 方案设计与论证3.1系统原理框图

原理框图：

图2.1.1 系统原理图

原理介绍：

（1）白天RG受光照，阻值很小，VRG电位很低，既CD4011的1、2脚为低电平，3脚为高电平，4脚为低电平，10脚为高电平，因此，11脚为低电平，三极管9013截止，继电器K1的线圈无电流流过，常开触点处于断开状态，绿色发光二极管无电处于关闭状态。10脚突变为高电平的同时，有一正脉冲输入555

时基集成电路的2脚，3脚则输出低电平，K2处于释放状态，红色发光二极管没有电源电压处于关闭状态。

（2）晚上天色渐暗，RG阻值变大，VRG电压升高，CD4011的1、2脚为高电平，3脚为低电平，4脚为高电平，10脚为低电平，11脚为高电平，三极管9013导通，继电器K1的线圈有电流流过，吸合，常开触点闭合，绿色发光二极管亮。10脚突变为低电平的同时，有一负脉冲输入555时基集成电路的2脚，3脚则输出高电平，K2得电吸合状态，红色发光二极管电源接通，开始工作。

（3）后半夜：当555的2脚获得负脉冲，红色发光二极管开始发光的同时，555的6、7脚上连接的充电电容C4开始充电，约为6秒（模拟6小时）VC4的充电电压大于VDD，则555三脚变为低电平，K2线圈失电，其常开触点断开使红色发光二极管失电灭（模拟后半夜隔盏关灯）。

（4）早晨：白天的亮度使得光敏电阻阻值减小，VRG变为低电平三极管9013截止，绿色发光二极管失电不亮，与此同时555脚获得正脉冲，其3脚依然维持低电平，K2继续失电，处于释放状态，红色发光二极管依然处于灭状态，即所有灯在白天都是灭的。

3.2主要电路设计与参数

3.2.1元件明细：

市电交流220V经熔断丝（F）给电源变压器（B）供电，B为降压变压器，其次级的交流电压约为15V，再经VD1—VDA4组成的桥式整流电路整流、电容器C1滤波，7812稳压给电路提供12V直流电压。R1，VD5组成12V输出指示器，RG为光敏电阻，调节R2的阻值能改变RG的取样电压。四运放LM324分别接成四个反向9(放大)器，9013推动电池继电器K1，K1的常开触点接绿色发光二极管（模拟高压汞灯）。NE555电路组成定时电路，定时时间长短由R4、C4定时元件决定，C3为触发信号的耦合电容器，电磁继电器K2的常开触点接红色发光二极管（模拟高压钠灯）。VD25是稳压管稳压值约3V，R5的为VD25的降压，限流电阻。肖特基二极管C6、C7分别为电磁继电器K2、K1线圈的保护电容器。

3.2.2主要元件介绍：

（1）NE555触发器

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。由NE555构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容C1被充电，VC上升。当VC上升到2/3VCC 时，触发器被复位，此时V0为低电平。电容C通过R2和T放电，使VC下降，当下降至1/3 VCC时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。当C放电结束时，VCC将通过R2和R3向电容器充电，VC由1/3VCC上升到2/3VCC。当VC上升到2/3VCC时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：f=1.43/[(R3+2R2)C]。按理论这里我们应选择R2=68K，C=10uf，R3=7K。然而实际电路中却无法输出频率为1Hz的秒脉冲，只能如图取R3=100，R2=1.8K，C1=100n，C2=10u达到要求。