路灯控制器

课程设计成果说明书 题 目： 路灯控制器 学生姓名： 牟星星 学 号： 080402128 学 院： 机电工程学院 班 级： A08电气1班 指导教师： 聂振宇

浙江海洋学院教务处 2010年 6月12日 2

附2： 浙江海洋学院课程设计任务书 2009 —2010 学年 第 2 学期 学院 机电工程学院 班级 A08电气（1）、（2） 专业 电气 学生姓名(学号) 课程 名称 数字电子技术基础

设计 题目 路灯控制器

完成 期限 自 2010年 6 月 30 日至 2010 年 7 月 6 日 共 1 周

设 计 依 据

安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望随日照亮度的变化而自动开启和关断，以满足行人的需要，又能节电。

设 计 要 求 及 主 要 内 容 1、设计一个路灯自动照明的控制电路。当日照光亮到一定程度时使等自动熄灭，而日照光暗到一定程度时又能自动点亮。开启和关断的日照光照度根据用户要求进行调节。 2、设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启时间。 3、设计计数显示电路，统计路灯的开启次数 要求设计出电路，并撰写成果说明书。

参 考 资 料 1、彭介华主编 《电子技术课程设计指导》第一版 北京：高等教育出版社，1997。 2、康华光主编 《电子技术基础－数字部分》第三版。北京：北京高等教育出版社，1988。 3、实用电子电路手册编写组编 《实用电子电路手册－数字电路分册》。北京：高等教育出版社，1992。 指导教 师签字 日期 3

摘 要： 本课程设计主要内容为路灯控制器的设计，它包括光信号控制电路、路灯驱动电路、振荡脉冲产生电路、计数译码电路和数码显示器组成。当白天光照强度大时，路灯不工作，当晚上光照强度弱时，路灯开启，并通过输出电平控制计数器和计时器工作。 关键词： 路灯控制器；光控；计数器；计时器 4 目 录 1 设计要求 ·········································································5

2 总体方案 ·········································································5

2.1 设计思路 ··········································································5 2.2 原理框图 ··········································································5

3 设计内容 ·········································································6

3.1 光控路灯电路 ·······································································6 3.2 计时电路 ···········································································7 3.2.1 振荡电路 ··········································································7 3.2.2 秒计时器电路 ······································································7 3.2.3 分计时器电路 ······································································8 3.2.4 时计时器电路 ······································································8 3.3 路灯开启次数的电路 ··································································9 3.4 电路之间的联系 ·····································································10 3.5 集成芯片功能说明 ···································································10 3.5.1 555定时器 ·······································································10 3.5.2十进制同步计数器74LS160 ··························································11 3.5.3 BCD-七段显示译码器 ······························································12

4 设计总结 ·········································································13

5 参考文献 ·········································································13 5

正文 1 设计要求 安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望随日照光亮度的变化而自动开启和断开，以满足行人的需要，又能节电。 1、设计一个路灯自动照明的控制电路。当日照光亮到一定程度时使灯自动熄灭，而日照光暗到一定程度时又能自动点亮。开启和关断的日照光照度根据用户要求进行调节。 2、设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启时间。 3、设计计数显示电路，统计路灯的开启次数。

2 总体方案 2.1 设计思路 （1）要用日照光的亮度来控制灯的开启和关断，首先必须检测出日照光的亮度。用光敏三极管、光敏二极管或光敏电阻等光敏元件作传感器得到信号，再通过滑动变阻器改变阻值来控制日照光照度。以实现对电路的启和停控制。 （2）若将路灯开启的启动脉冲信号作计时起点，控制一个计数器对标准时基信号作计数，则可计算出路灯的开启时间。 （3）路灯的驱动电路可用继电器或可控硅电路。 2.2 原理框图（图1.1）

图1.1 6

3 设计内容 3.1光控路灯电路（图1.2）

图1.2 RG是光电器件，如光电二极管、光电三极管、光敏电阻等。当白天有光照在RG上时，RG的内阻较小，R2压降较大，使5S模块的④脚呈高电平，模块内部的电路关断，照明灯H不亮。而夜晚来临，无光照射在RG上，RG的内阻增至很大，R2上的压降很小，5S模块的④脚是低电平，使模块的内部电路导通，照明灯H点亮。调节R2可以控制H点亮的灵敏度。R2即是起到调节开关的作用，可以根据用户的需求，决定路灯在那种光照度下点亮。安装时，RG应放在H不能直接照射而只能接受自然光的地方。 由此可知④脚白天呈高电平，夜晚呈低电平，可以依据该脚的输出电平来控制计数器的脉冲和计时器的开启。 而5S模块的内部结构如图1.3所示，5S模块集555时基电路与SSR固态继电器于一体，除具有二者优点之外，还具有抗震、防爆、使用同一电源等优点。应用更加简单、方便，接上负载即可进行多种控制。

图1.3 5S模块的内部电路工作原理如上图所示。它是由无触点控制电路和时基集成电路两部分组成。单向可 7

控硅SCR作为无触点控制电路的开关，双向可控硅BCR作为交流负载驱动器。当SCR截止时，桥式整流电路U内无电流回路，故BCR无触发电流而截止，负载停止工作。当SCR导通时，全桥整流电路形成电流回路，于是在BCR的控制极G上有正负双向脉冲触发，使得BCR完全导通，负载通电工作。而SCR的导通与截止也是由时基集成电路IC的输出端③脚来控制的。当IC的③脚为高电平时，SCR导通；当IC的③脚为低电平时SCR截止，从而使得后级电路截止。如何使IC按照特定的程序工作，则可由应用者自行设计。时基集成电路IC的电源是由全桥U整流，电阻R1降压限流，电容器C3滤波，DW稳压后供给的。二极管VD和电容器C2构成开机防干扰电路，C1和C4也是抗干扰电容器。R3和C5构成过压缓冲网络，以确保电路安全工作。 3.2 计时电路 计时电路受振荡电路输出的一个一定频率的脉冲和路灯主电路给予的一个开启电平控制。计时器为时分秒计时器的形式。能够将计时精确到秒，并且最大计时时间为100小时。下面详细介绍计时电路的电路图及原理。 3.2.1 振荡电路 振荡电路的是用来给秒计时器输入一个脉冲，该脉冲的频率为1HZ。如图2.1

图2.1 该振荡电路为555定时器组成的多谐振荡器。接通电源后③脚P10端能够输出一个周期为1s的矩形波。其振荡频率为ƒ=1/（tpL+tpH）≈1.43/[(R1+2R2)]=1HZ 。因此对于R1、R2、C2的取值分别为10K、10K、47.7uF时就可以使输出频率为1HZ，也就满足了使秒计时器按秒计数的目的。 3.2.2 秒计时器电路 当秒计时器同时接收到路灯电路给的开启信号和振荡电路给的脉冲时开始工作。此时计数译码电路从0开始计数，当到达59时进位给分计时器，使分计时器计数。而秒计时器通过七段数码显示器显示进位，数字显示从0~59。其电路如图2.2