word檔可自由編輯科生課設計課程名稱

電子線路綜課程設計題

目

路燈控制器設計專業班級學生姓名學生學號日期指導教師

電科學教部制word檔可自由編輯在當今社會中，隨著經濟的快速發展，人們對能源的需求越來越大，而浪費也越來越嚴重，電力資源就是其中之一。現在的每條街道上都配有路燈，如何實現路燈的智能化控制來節省電力資源，路燈控制器可以很好的解決這個問題。本課程設計的任務就是設計一個路燈的控制系統。鼓勵學生在熟悉基本原理的前提下，與實際應用相聯系，提出自己的方案，完善設計。具體設計任務如下：．熟悉路燈的工作原理；．寫出路燈控制器的設計方案；．用硬件加以實現；．寫課程設計報告。設計要求：設計一個路燈控制器電路。1.基本要求：當處于暗環境（晚上能夠自動開（發光二極管亮于亮環境（白天）能夠自動關燈（發光二極管滅能自動記錄“路燈”的開燈次數（1位數碼管顯示累計“路燈”開燈時間（用2位數碼管顯示2.發揮部分：用白熾燈代替發光二極管；其它。課程設計時間安排在學期結束前二周進行，共計14天。第1：第23：第45：第69：第10：

選擇課題，論證設計方案；原理設計，電路仿真（有條件進行這一步理修改；安裝工藝設計，購買元器件；按安裝工藝和調試工藝分步安裝、焊接、調試，電路修改，總調；結構設計與安裝（無外殼要求的可以不做此項第1113：撰寫課程設計報告(文搞要求有紙版和電子版)；第14：

課程設計答辯、演示、驗收。word檔可自由編輯三、主要參考文獻：參考文獻[1]彭介華.電子技術課程設計指導.北京：高等教育出版社.1997[2]《數字系統設計方法大連理工大學編，大連理工大學出版社，1992年[3]《數字電子計數基礎五版閻石主編，高等教育出版社，[4]邱關源、羅先覺.電路.北京：高等教育出版社2007.8[5]康華光.電子技術基礎.模擬部分.北京：高等教育出版社.2007.11指導教師簽字：年

月

日

word檔可自由編輯概述1.1課題的背景和意義1.2設計的不足與發展.設計方案簡述.2.1方案思想.2.2方案說明2.3方案原理.2.3電路原理框圖詳細設計.3.1光控電路3.2計數電路.3.2.1單位共陰數碼管3.2.2芯片資料.3.3計時電路3．3.1一秒脈沖發生器3.4.總電路圖設計結果及分析.4.1設計結果4．2電路的調試.總結.5.1整體評估.5.2心得與體會.4word檔可自由編輯摘

要現在的每條街道上都配有路燈，如何實現路燈的智能化控制來節省電力資源路燈控制器可以很好的解決這個問題路燈控制器本主要是通過光敏電阻對外界的光線的強弱的感應來控制LM358的高低電平輸出從而控制路燈的開或關。采用74LS160、74LS48、74LS121、LM358NE555等芯片來完成路燈亮暗控制與所需要的數字邏輯顯示功能。當處于暗環境下（晚上）能夠自動開燈（發光二極管亮當處于亮環境下（白天）能夠自動關燈（發光二極管滅動記錄“路燈”的開燈次數（用1位數碼管顯示累計“路燈”開燈時間（用2位數碼管顯示關鍵詞

課程設計；

路燈等控制器；

計數電路芯片資料；

計時電路；I電路圖；AbstractNowstreetequippedwithlights,howtointelligentcontrolofstreetlampssavepowerstreetcanproblem.ofstreetthroughtolightsensortocontrolofthehigh-LM358,lowlightsonUsing、NE555tothestreetlightdarkdigitalrequireddisplay.Whenenvironment(night)toonthelights(lightemittinginbrightenvironments(daytime)toautomaticallyturnoffthelights(LEDtoautomatically"lights"intheoflights(withadigitaltotal"lights"onlightstime(withdigitaldisplay).design;streetlampscountingcircuitchiptimecircuit;I5word檔可自由編輯概1.1課題的背景和意義照明工程迅猛發展，其路燈數量的增大，而且功耗和性能大不提高，因而對路燈定時器控制的要求比較精目前，路燈開關燈控制方法多“控”和“光控”。本次課題采用“光控”可以根據天氣的情況變化來控制燈光的變化。這樣不僅可以節省人力物力資源，而且可以節省電力資源，符合當今社會節能減排的要求。1.2設計的不足與發展光控”容易受外部環境干擾敏度低且可靠性較差鐘控”不適應氣突變與季節變化等自然情況。二者均不能實現控制開關燈的合理化、科學化。從而會出現：開燈早，關燈晚；或者開燈晚，關燈早的現象。前者會造成巨大的電能浪費，后者會損害城市形象、影響社會治安和交通安全，從而影響城市的投資環境。所以應取長補短，設計出科學，合理的路燈控制器。6word檔可自由編輯設方案述2.1方案思想本設計采用74LS160、74LS48、74LS121、LM358、NE555芯片來完成路燈亮暗控制與所需要的數字邏輯顯示功能（在七段數碼管上按規律顯示特定的數字設計具有邏輯清晰、設計巧妙等特點，能很好的符合課程設計的要求。2.2方案說明本設計主要是通過光敏電阻對外界的光線的強弱的感應來控制的高、低電平輸出從而控制路燈的開或關為了使計時與計數電路同步啟動計數電路的控制是通過LM358的輸出端提供脈沖使其計數通過LM358的另一端輸出來控制計時電路的供電時電路脈沖的產生是用接成一個頻率為1HZ的多諧振蕩器，用74LS48驅動共陰極的七段數碼管做顯示電路。2.3方案原理當光照減弱時，光敏電阻阻值增大LM358的17端口出現低電平，此時通過低電平控制繼電器工作，連接的220V白熾燈形成通路，使其亮即路燈亮。反之，當光照增強到一定時，光敏電阻阻值減小，的1、7出現高電平，繼電器不工作白熾燈不亮為了避免外部干擾所帶來的錯誤反應我們將光敏電阻與發光二極管封閉在一起當二級管亮提供光線代表白天當二極管不亮代表黑夜。經以上論證，方案可行。2.3電路原理框圖光

計

譯

數碼管圖2.1

計電路的原理框圖7word檔可自由編輯詳設計3.1光控電路圖3.1LM358引腳圖及引腳功能LM358的簡介：LM358里面包括有兩個高增益、獨立的、內部頻率補償的雙運放，適用于電壓范圍很寬的單電源而且也適用于雙電源工作方式它的應用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運放的地方使用。LM358的特點:內部頻率補償、低輸入偏流、低輸入失調電壓和失調電流共模輸入電壓范圍寬，包括接地差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍直流電壓增益高(約100dB)單位增益頻帶寬(約1MHz)電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(±1.5一±15V)輸出電壓擺幅大(0至Vcc-1.5V)圖3.2光控電路的設計圖8word檔可自由編輯3.2計數電路該電路采用的元件主要有、74LS160、74LS121、單位共陰數碼管。圖3.33.2.1單位陰碼

計數電路部分的連接圖數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管八段數碼管比七段數碼管多一個發光二極管單元（多一個小數點顯示按發光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管陽數碼管是指將所有發光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數碼管共陽數碼管在應用時應將公共極接到+5V當某一字段發光二極管的陰極為低電平時相應字段就點亮當某一字段的陰極為高電平時相應字段就不亮共陰數碼管是指將所有發光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極COM接到地線上，當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就會被點亮。該設計中選用的是七段數碼管如圖所示，為共陰極的，用譯碼驅動器進行驅動當電路正常工作時數碼管上會按照設計要求顯示路燈持續工作的時間與工作的次數。圖3.4

共陰數碼管封裝和內部電路9word檔可自由編輯3.2.2芯資1.74LS48功能：用其來驅動七段共陰數碼管4－七段譯碼器/驅動器（BCD入，有上拉電阻）輸出端（Ya－Yg）為高電平有效，可驅動燈緩沖器或共陰極VLED。當要求輸出0－時隱輸BI應為高電平或開路對于輸出為0時還要求脈沖消隱輸入（）為高電平或者開路。當為低電平時，不管其它輸入端狀態如何，Ya－Yg均為低電平。當RBI和地址端（A0－）均為低電平，并且燈測試輸入端LT）為高電平時，Ya－Yg為低電平，脈沖消隱輸出（RBO也變為低電平。當BI為高電平或開路時，為低電平可使Ya－Yg均為高電平。圖3.574LS48芯片引腳圖A0－A3譯碼地址輸入端BI/RBO消隱輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效）LT燈測試輸入端（低電平有效）RBI脈沖消隱輸入端（低電平有效）Ya－Yg段輸出2.74LS160功能：通過脈沖使其其自動計數，并輸出輸給交給譯碼器該部分用到了計數器是十進制，用來顯示路燈工作的次數。異步清零端/MR1為低電平時，不管時鐘CP信號狀態如何，都可以完成清零功能。160的預置是同步的。當置入控制器PE為低電平時，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3數據輸入端P0-P3一致。當由低至高跳變或跳變前，如果計數器控制端、CET為高電平，則/PE應避免由低至高電平的跳變。160計數是同步的，靠時加在四個觸發器上而實現的。當CEP、CET均為高電平時，在升沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數器中出現的計數尖峰。當計數溢出時，進位輸出端（TC）輸出一個高電平脈沖，其寬度為Q0的高電平部分。對于74LS160，在CP出現前，即使CEP、CET、/MR發生變化，10word檔可自由編輯電路的功能也不受影響。TCCEPQ0-Q3CETCP/MR/PE

圖3.674LS160芯片引腳圖進位輸出端計數控制端輸出端計數控制端時鐘輸入端（上升沿有效）異步清除輸入端（低電平有效）同步并行輸入置數端（低電平有效）圖3.774LS160內部電路3.74LS12111OVV74121OVV74121word檔可自由編輯功能：消除信號的抖動，使得計數電路更加穩定的工作它有兩種觸發方式：下降沿觸發和上升沿觸發。和A是兩個下降沿有效12的觸發輸入端，B是上升沿有效的觸發信號輸入端。v和v是兩個狀態互補的輸出端R/CC是外接定時電阻和電容的連extextext接端，外接定時電阻R（阻值可在1.4～40kΩ之間選擇）應一端接V（引腳extCC14一端接引腳。外接定時電容C（一般在10pF～μF間選擇）一端接引腳10，另一端接引11即可。C電解電容，則其正極引10，負極接引腳11。74121部已經設置了一個2kΩ的定時電阻，R（引腳9是其引出int端，使用時只需將引腳9與引腳14連接起來即可，不用時則應讓引腳9懸空。

ext

V

V

1011914101114

int

C

int

I

A12

74121GND

61

31o64AI5BGND1

7

7(b)圖3.874LS121連接圖3.3計時電路該電路采用的元件主要有、74LS160、74LS121、單位共陰數碼管。74LS48,74LS160,74LS121的資料同上面的計數電路參數一樣參照上面的圖文。12word檔可自由編輯圖3.9計時電路的連接圖3秒沖生NE555功能：每隔一秒給提供一個脈沖，讓74LS160計數工作。555定時器是一種多用途的單片中規模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩多諧和施密特觸發器因而在波形的產生與變換測量與控制家用電器和電子玩具等許多領域中都得到了廣泛的應用。一般雙極型定時器具有較大的驅動能力，而時電路具有低功耗、輸入阻抗高等優點。555定時器工作的電源電壓很寬，并可承受較大的負載電流。雙極型定時器電源電壓范圍為5～16V，最大負載電流可達；CMOS定時器電源電壓變化范圍為3～18V，最大負載電流在以下。13word檔可自由編輯圖3.10555脈沖發生器3.4.電路圖14word檔可自由編輯圖3.11

總電路的連線圖15word檔可自由編輯設結果分析4.1設計結果當處于暗環境下（晚上）能夠自動開燈（發光二極管亮當處于亮環境下（白天）能夠自動關燈（發光二極管滅能自動記錄“路燈”的開燈次數（用1位數碼管顯示能累計“路燈”開燈時間（2位數碼管顯示基本實現了本次課程設計的要求。4．電路調試接上電源，數碼管均顯示，整個電路處于