路灯控制器的设计（实验报告）

徐州师范大学物电学院本科生课程设计课程名称：电子线路课程实训题目：路灯控制器的设计专业班级：电子信息工程（08物41）学生姓名：禹勇学生学号：08224035日期：指导教师：物电学院教务部印制一．设计方案论证：1.光电转换：用光敏电阻将白天与黑夜产生的光信号转换成电信号；2.时钟产生与控制：用555产生秒脉冲（记录灯亮时间时用），用NPN型三极管控制555时钟的开始与结束；3.计数与复位：用十进计数器74LS192完成对灯亮次数与灯亮时间的计数，且有复位功能；4.数码管驱动与显示：用四线—七段译码器74LS48驱动七段共阴数码管并显示灯亮的时间和灯亮次数；5.继电器与灯亮灭控制：用NPN型三极管控制继电器并控制灯的亮灭；6.各模块的链接。经过论证此方案理论上是可行的。二．模块设计与分析：光电转1.0光敏电阻R120k换模块光敏电阻的亮阻大约在500欧姆，暗阻大约在250千欧左右，当白天有光照时光敏电阻上获得的电压小于0.2V为低电平，当黑夜无光照时光敏电阻上获得的电压大于4.6V为高电平。R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U7NE555R310kR410kC10.1uQ18050C247uf555时时钟产生与控制模块NE555是一个能产生精确定时脉冲的高稳态控制器，在多谐振荡器工作方式时，其输出的脉冲占空比由两个外接电阻和一个外接电容确定。上图中R1,R2,C2组成周期约为1HZ的脉冲并由3脚输出。利用三极管的开关特性（给上图NPN型三极管基极高电平其发射极与集电极导通）控制NE555的VCC并控制脉冲的开始与结束，三极管基极高电平由光敏电阻与固定电阻串联分压获得。D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U174192R110k74LS192计数器与复位模块74LS192是可预置的十进制同步加/减计数器。74LS192的4脚（减计数）5脚（加计数）为脉冲输入端（上升沿有效）不用的一脚接高电平；12脚为进位输出端,13为错位输出端，分别接到下一级的5脚与4脚；D0-D3为并行数据输入端，Q0-Q3为输出端（分别接到74LS48的7脚，1脚，2脚，6脚）。正常工作时14脚接低电平，11脚接高电平。74LS192的11脚只要给低电平74LS192就复位，所以用上拉电阻让11脚置高，按下复位键74LS192将复位。A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U27448数码管驱动与显示模块74LS48是四线—七段译码器，可用来驱动七段共阴数码管，74LS487脚（A），1脚（B），2脚（C），6脚（D）为编码输入端，分别接74LS192的Q0-Q3；QA-QG为译码输出端并分别接数码管的a-g；74LS48正常工作时3脚，4脚，5脚要同时接高电平。D1LEDQ18050RL1继电器R1510继电器控制与灯亮灭模块电磁继电器一般由电磁铁，衔铁，弹簧片，触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。当三极管基极给高点平时三极管发射极与集电极导通使继电器通电工作，使灯点亮；反之。三．原理图：A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U174LS48D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U274192A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U374LS48A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U474LS48D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U574192D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U674192R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U7NE555R310kR410kC10.1uQ18050R720kC247uf0.1R510kD1受控灯0.1R120kQ28050R2510R6100D2脉冲指示R851012U9:A740434U9:B740412U8:A740434U8:B7404原理图分析：电阻R1,R7与光敏电阻均组成了白天与黑夜的光信号检测电路。白天时，R1与光敏电阻之间连线结点处为低电平，经过两个非门后三极管Q2基极为低电平，Q2截止，继电器不工作，受控灯源不亮；同理，R7与光敏电阻之间的连线结点处也为低电平，三极管Q1基极为低电平，Q1截止，555时钟电路不工作；黑夜时，R1与光敏电阻之间连线结点处为高电平，经过两个非门后三极管Q2基极为高电平，Q2导通，继电器工作，受控灯源点亮；同理，R7与光敏电阻之间的连线结点处也为高电平，三极管Q1基极为高电平，Q1导通，555时钟电路开始工作。U1,U2，数码管组成记灯亮次数电路，U2的5脚接收U9.A与U9.B之间高低电平的变化并进行编码，U2将编码数据送给译码器U1并用数码管显示次数；U3,U4,U5,U6，数码管组成记灯亮时间电路，最大时间为99秒，U6的5脚接收555的3脚产生的秒脉冲并进行编码，U6将编码的数据送给译码器U4并用数码管显示时间，每到9秒时U6的12脚就产生一个进位脉冲并送给U5的5脚，U5也将进行编码，将数据送于译码器U3并用数码管显示出来，从而实现0-99的计时。综上所述：此电路可实现白天灯熄灭，夜晚灯点亮，同时可以记录灯亮的时间和灯亮的次数。四．调试工艺：五．自我评价课程设计实物的总体性能与指标：此课程设计实物的总体性能与指标达到了预期的效果，即可实现白天灯熄灭，夜晚灯点亮，同时可以记录灯亮的时间和灯亮的次数且工作稳定可靠。六．进一步完善措施：将此课程设计做成PCB印制电路板，加上合适美观的包装，增加控制灯的数量应用到实际中。七．商品化应用前景分析：由于我国城市化进程的加速和交通建设的现代化，必然导致路灯需求量的增加；由于时代在进步，社会在发展，必然导致人们对智能产品的渴望。此课程设计《路灯控制器的设计》完全达到了现代人们的需求和要求。因此，此路灯控制器商品化应用前景是可预见的。八．获与体会：通过此课程设计《路灯控制器的设计》让我收获颇多。它让我看到了自己对这个社会是有价值的，对社会的发展是可以做出贡献的；它提高了我对电子产品的理论设计能力，也提高了我的实际动手能力；它让我明白平时知识的积累是有用的，是可以创造价值的；他让我找到了信心，找到了目标。当然，它也让我明白自己和其他人还是存在差距的，让我明白仅靠现在的知识还是不够的还得努力学习，也让我明白理论和实际是有很大差距的要把理论和实际相结合才能得到自己预期的成果。