路燈控制器課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)</p><p>　　題目：路燈控制器的設(shè)計</p><p><b>　　專業(yè)班級：</b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p&g

2、t;<b>　　學(xué)生學(xué)號</b></p><p><b>　　日期： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師簽字：</b></p><p><b>　　年月日</b></p

3、><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………… 2</p><p>　　Abstract …………………………………………………………………………………... 2</p><p>　　1．選題背景…………………………………………………………………

4、………………3</p><p>　　1．1設(shè)計要求……………………………………………………………………………3</p><p>　　1．2指導(dǎo)思想……………………………………………………………………………3</p><p>　　2．方案論證…………………………………………………………………………………4</p><p>　　2．1方案說明……

5、………………………………………………………………………4</p><p>　　2．2方案原理……………………………………………………………………………4</p><p>　　3．電路的設(shè)計和分析………………………………………………………………………5</p><p>　　3．1電路的原理框圖……………………………………………………………………5</p>

6、<p>　　3．2單元電路的設(shè)計與分析……………………………………………………………5</p><p>　　4．電路的調(diào)試與分析………………………………………………………………………12</p><p>　　4．1調(diào)試使用的儀器……………………………………………………………………12</p><p>　　4．2電路的調(diào)試……………………………………………

7、……………………………12</p><p>　　5．總結(jié)………………………………………………………………………………………13</p><p>　　5．1設(shè)計體會……………………………………………………………………………13</p><p>　　5．2改進(jìn)提高……………………………………………………………………………13</p><p>　　

8、附錄1元器件清單…………………………………………………………………………14</p><p>　　附錄2電路的原理圖………………………………………………………………………15</p><p>　　附錄3實(shí)物圖………………………………………………………………………………17</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………1

9、8</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在當(dāng)今社會中，人們已習(xí)慣于早出晚歸，所以路燈的控制成為一個需要考慮的問題。本課程設(shè)計的任務(wù)就是設(shè)計一個路燈控制器，要實(shí)現(xiàn)的功能是當(dāng)處于暗環(huán)境下（晚上）能夠自動開燈（發(fā)光二極管亮），當(dāng)處于亮環(huán)境下（白天）能夠自動關(guān)燈（發(fā)光二極管滅）；能自動記錄“路燈”的開燈次數(shù)（用1位數(shù)碼管顯示）；能累計“路燈”開燈時間

10、（用2位數(shù)碼管顯示）。該電路的設(shè)計主要分為三個模塊：路燈的控制、顯示燈亮的持續(xù)時間、顯示燈亮的次數(shù)，每個模塊會分別用到不同的集成芯片（其中包括NE555、74LS48、74LS160）和一些常用的電子元件(光敏開光，電阻，電容，滑動變阻器等)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：路燈控制；74LS160；74LS48；555定時器</p><p><b>　　Abstract</

11、b></p><p>　　In modern society，people havealready been used to work hard. So the control of </p><p>　　the streetlight becomes a problem which is needed to be thought about. The taskof my cours

12、e designing is to design a streetlight controlling. The function excepted to be achieved is that when in dark environments it can automatically turn on, when in the bright environments can automatically turn off. It can

13、record the number of the lighting. It can also add up the time of the lighting. It divides into 3 parts: the control of the streetlight ;record the number; add up the time. Of course , diffe</p><p>　　Keyword

14、s:the control of the streetlight; 74LS160；74LS48；NE555</p><p><b>　　1 選題背景</b></p><p><b>　　1．1設(shè)計要求</b></p><p>　　1.1.1當(dāng)日照光亮到一定程度時使燈自動熄滅，而日照光暗到一定程度時又能自動點(diǎn)亮。開啟和關(guān)

15、斷的日照光照度根據(jù)用戶要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，可選用一個白熾燈或發(fā)光二極管作光源。</p><p>　　1.1.2設(shè)計計時電路，用數(shù)碼管顯示路燈當(dāng)前一次的連續(xù)開啟時間。</p><p>　　1.1.3設(shè)計計數(shù)顯示電路，統(tǒng)計路燈的開啟次數(shù)。</p><p><b>　　1．2指導(dǎo)思想</b></p><p>　　本設(shè)計采用74LS1

16、60、74LS48、555等芯片來完成路燈亮暗控制與所需要的數(shù)字邏輯顯示功能（在七段數(shù)碼管上按規(guī)律顯示特定的數(shù)字）。本設(shè)計具有邏輯清晰、設(shè)計巧妙等特點(diǎn)，能很好的符合課程設(shè)計的要求。</p><p><b>　　2 方案論證</b></p><p><b>　　2．1方案說明</b></p><p>　　本設(shè)計主要是通過光敏

17、電阻通過對外界的光線的強(qiáng)弱的感應(yīng)來控制555的高低電平輸出，從而控制路燈的開或關(guān)。為了使計時與計數(shù)電路同步啟動，555的輸出接計時電路的使能端，計數(shù)電路的脈沖端。脈沖的產(chǎn)生是用555接成一個頻率為1HZ的多諧振蕩器，用共陰極的七段數(shù)碼管做顯示電路。</p><p><b>　　2．2方案原理</b></p><p>　　當(dāng)光照減弱時，光敏電阻阻值增大，555的2、6端

18、口出現(xiàn)低電平，當(dāng)它到達(dá)一定值時，3口出現(xiàn)高電平，且大于2/3VCC，路燈亮。反之，當(dāng)光照增強(qiáng)到一定時，光敏電阻阻值減小，3口出現(xiàn)低電平，小于1/3VCC，路燈熄滅。為了避免外部干擾所帶來的錯誤反應(yīng)（例如來往的車燈給光敏電阻帶來的短暫激勵），我們利用電容充電帶來的時間延遲來解決問題。經(jīng)以上論證，方案可行。</p><p>　　3 電路的設(shè)計與分析</p><p>　　3．1電路的原理框圖&l

19、t;/p><p>　　圖3-1 電路的原理框圖</p><p>　　3．2單元電路的設(shè)計與分析</p><p>　　3．2．1 多諧震蕩電路的設(shè)計與分析</p><p>　　555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙定時器 5

20、56/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 </p><p>　　555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等

21、方面。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3 </p><p>　　555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)

22、輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0電平。555定時器主要是與電阻電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個比較器來檢測電容上的電壓以確定輸出電壓的高低和放電開關(guān)管的通斷，可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施

23、密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生電路。</p><p>　　該器件的電源電壓為4.5V---18V，驅(qū)動電流也較大，并能提供與ttl, MOS電路相兼容的邏輯電平。555定時器可以構(gòu)成多諧振蕩器。自激多諧振蕩器用于產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號圖3-2所示為自激多諧振蕩器電路和波形圖。。電路采用電阻、電容組成RC定時電路，用于設(shè)定脈沖的周期和寬度。調(diào)節(jié)RW或電容C，得到不同的時間常數(shù)；還可產(chǎn)生周期和脈寬可變的方波輸出。</p>

24、;<p>　　脈沖寬度計算公式：Tw≈0.7 (R1+RW+R2) C </p><p>　　振蕩周期計算公式：T≈0.7 (R1+RW+2R2) C</p><p>　　經(jīng)過計算可知R1 可為47k，R2為47k。</p><p>　　圖3-2 多諧震蕩電路</p><p>　　3．2．2譯碼顯示電路的設(shè)計與分析

25、 </p><p>　　數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點(diǎn)顯示）；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某

26、一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就會被點(diǎn)亮。</p><p>　　該設(shè)計中選用的是七段數(shù)碼管如圖3-3所示，為共陰極的，當(dāng)電路正常工作時，數(shù)碼管上會按照設(shè)計要求顯示路燈持續(xù)工作的時

27、間與工作的次數(shù)。</p><p><b>　　半導(dǎo)體數(shù)碼管</b></p><p>　　計數(shù)器用來產(chǎn)生十進(jìn)制計數(shù)，其輸出信號加在譯碼器輸入端，經(jīng)譯碼后可在輸出端產(chǎn)生所需的控制信號。本電路中譯碼驅(qū)動器采用74LS48。</p><p>　　74LS48具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級，通常用以驅(qū)動LED。各引腳的名稱：其中7、1、2

28、、6分別表示A、B、C、D；5、4、3分別表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表示 a、b、c、d、e、f、g。左邊的引腳表示輸入，右邊表示輸出，還有兩個引腳8、16分別表示的是VDD、VSS。</p><p>　　74LS48引腳圖如下： </p><p>　　圖3-474LS48引腳圖</p><p>　　表3-1譯碼顯示電

29、路設(shè)計表 </p><p><b>　　" </b></p><p>　　3．2．3計數(shù)電路的設(shè)計與分析</p><p>　　該部分用到了計數(shù)器74LS160共三個，第一個用于記錄路燈亮的次數(shù)，為方便起見，使用一位數(shù)；第二和第三個用于累計燈亮的時間，使用十進(jìn)制。</p><p>　　異步清零端/MR1 為低電平

30、時，不管時鐘端CP信號狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。 160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0-P3一致。對于54/74160，當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果計數(shù)器控制端CEP、CET為高電平，則/PE應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而54/74LS160無此種限制。 160的計數(shù)是同步的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)CEP、CET均為高電平時，在CP上升沿作用下

31、Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于54/74LS160的CEP、CET跳變與CP無關(guān)。 當(dāng)計數(shù)溢出時，進(jìn)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(xiàn)前，即使CEP、CET、/MR發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。 74LS160外部管腳圖 如圖3-5所示：</p><p>　　3-5 74LS160外部管腳圖</p><

32、;p>　　160外部管腳 引出端符號： TC         進(jìn)位輸出端 CEP         計數(shù)控制端 Q0-Q3       輸出端 CET   

33、     計數(shù)控制端 CP         時鐘輸入端（上升沿有效） /MR        異步清除輸入端（低電平有效） /PE       &

34、#160;同步并行輸入置數(shù)端（低電平有效） 74LS160內(nèi)部電路圖如圖3-5所示</p><p>　　3-6 74LS160內(nèi)部電路圖</p><p>　　4. 電路的調(diào)試與分析</p><p>　　4．1調(diào)試使用的儀器</p><p>　　4.5V直流電壓源、萬用表 </p><p><b>　　4．

35、2電路的調(diào)試</b></p><p>　　接上電源，三個數(shù)碼管均顯示0（一個是計數(shù)用的顯示管，另兩個作計時用），整個電路處于正常狀態(tài)。（但未加分復(fù)位開關(guān)，第一個數(shù)碼管不一定能復(fù)位為零。）</p><p>　　在暗處開啟開關(guān)，稍作等待之后，發(fā)光二極管亮，數(shù)碼管開始計數(shù)以及計時；然后不遮住光敏電阻（即閉合此開關(guān)），發(fā)光二極管滅，同時數(shù)碼管停止計數(shù)，按下復(fù)位開關(guān)，數(shù)碼管顯示變?yōu)榱恪?

36、lt;/p><p><b>　　5．總結(jié)</b></p><p><b>　　5．1設(shè)計體會</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。回顧起此次課程設(shè)計，使我感慨頗多，自從拿到題目到完成整個設(shè)計，從理論到實(shí)踐，在這短短的十幾天里，可以說學(xué)到了很多很

37、多的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。</p><p>　　以前雖然自己親手焊接過電路板元件，但這次在動手的過程中仍出現(xiàn)過很多問題，手也被燙到過,當(dāng)然最重要的是學(xué)到了很多以前沒學(xué)到的東西。所以，這次的實(shí)踐就像這個烙印一樣會永遠(yuǎn)留在我的記憶里。</p><p>　　在課程設(shè)計過程中，收獲知識，提高能力的同時，我也學(xué)到了很多人生的哲理，懂得怎么樣去制定

38、計劃，怎么樣去實(shí)現(xiàn)這個計劃，并掌握了在執(zhí)行過程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。因此在以后的生活和學(xué)習(xí)的過程中，我一定會把課程設(shè)計的精神帶到生活中，不畏艱難，勇往直前！</p><p><b>　　5．2改進(jìn)提高</b></p><p>　　這次的設(shè)計中缺少一個分復(fù)位開關(guān)，用于在路燈不工作時將計數(shù)數(shù)碼管熄滅并歸零。可以手調(diào)歸零，但最好加一個復(fù)位開關(guān)。</p>

39、<p><b>　　附錄一 元器件清單</b></p><p>　　表附-1 元器件清單</p><p>　　附錄二 電路的原理圖 </p><p><b>　　圖附-1 電路原理</b></p><p>　　注：以上除了三個共陰極數(shù)碼顯示管以外，其他的器件引腳是連接電路過程中嚴(yán)格對

40、應(yīng)的引腳。為了讓電路圖更加直觀而整齊，通過編輯其他的數(shù)碼管來代替共陰數(shù)碼管的原理圖。所以在這里，數(shù)碼管上的引腳并非真實(shí)引腳，只是一個形式化而已。故在焊接數(shù)碼管時，一定要注意，不要按照圖上引腳來焊接，而必須按照真實(shí)情況下共陰數(shù)碼管的引腳來。</p><p><b>　　附錄三 實(shí)物圖 </b></p><p><b>　　圖附-2 實(shí)物圖</b>&

41、lt;/p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo).北京：高等教育出版社.1997</p><p>　　【2】《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法》，大連理工大學(xué)編，大連理工大學(xué)出版社，1992年</p><p>　　【3】邱關(guān)源、羅先覺.電路.北京：高等教育出版社.2007.8&l

42、t;/p><p>　　【4】康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分.北京：高等教育出版社.2007.11</p><p>　　【5】閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1998；</p><p>　　【6】王遠(yuǎn).模擬電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001；</p><p>　　【7】陳汝全.電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20