毕业设计（论文）_路灯控制器的设计与制作.doc

毕业设计报告 路灯控制器的设计与制作 学生姓名 所 在 系 电子工程系Multisim7仿真软件完成，本次设计采用模拟电路与现场可编程逻辑器件FPGA组合具有简化整体设计，提高整体电路的稳定性和可靠性，易实现设计要求等优点，缺点是购买开发板的成本较高。 关键词：模拟电路 FPGA Quartus Ⅱ 路灯控制器   目 录 第一章 选题及前期调研 1 1.2 路灯控制器特点及应用 1 1.3 选题依据 2 1.4 设计目标和内容 2 第二章 方案选择与论证 4 2.1 方案一：模拟电路与数字电路组合 4 2.2 方案二：模拟电路与可编程逻辑器件（FPGA）组合 4 2.3 方案三：模拟电路与单片机组合 5 2.4 VHDL语言及Quartus Ⅱ软件简介 7 2.4.1 VHDL语言简介 7 2.4.2 Quartus Ⅱ软件简介 8 2.5 数码管和EDA实验箱简介 8 2.5.1 数码管简介 8 2.5.2 EDA实验箱简介 10 第三章 总体方案设计和单元模块设计 11 3.1 总体系统结构图 11 3.2 单元模块设计 12 3.2.1 直流稳压电源模块 12 3.2.2 三端稳压器介绍 13 3.2.3 三极管小信号放大电路模块 14 3.2.4 三极管开关电路及控制电路模块 15 3.2.5 电磁式继电器介绍 16 3.2.6 路灯连续开启时间模块 18 3.2.7 统计路灯开启次数和扫描显示模块 19 第四章 系统调试 21 4.1 各单元电路测试 21 4.2 程序仿真 23 第五章 设计总结 25 致 谢 27 参考文献 27 附 录 28 FPGA顶层文件原理图 28 分频程序 29 秒计数程序 30 统计路灯开启次数程序 31 译码扫描程序 32 第一章 选题及前期调研 1.1 路灯控制器简介 随着社会的发展，城市人口的不断增加，城市建设规模的扩大化。为完善城市的基础设施建设和谐、安全的城市人居环境、美化城市，路灯控制器的设计要求不断提高。现在市场上生产路灯控制器的生产厂家众多，控制器功能齐全，智能化程度比较高，路灯控制器的类型也层也不穷。例如，路灯控制器、智能路灯节能控制柜、路灯节电控制柜、路灯节电器等一系列的路灯控制器路灯控制器集电磁技术、智能化控制技术、数据控制技术于一体，在可控和平缓的方式下智能调节，路灯控制器实现公共照明系统的工作电流与亮度需求的理想结合，达到节电和优化供电目的，路灯控制器节率可高达20%-40%，对用电系统的保护作用可使其寿命延长3-4倍。路灯控制器主要采用元器件，且极少运用活动的元器件，保证了极高的产品工作安全性，因而确保为用户单位提供更安全可靠和更优性能的产品服务。路灯控制器现有两种类型，室内型：安装在室内照明控制柜下端；户外型：可按照用户要求进行安装，放置在不锈钢的机柜里特点采用先进的微处理芯片，高可靠性、误差小、稳定性强具有断电数据保存，时钟不间断工作，无需更换电池，维持时钟运行十年以上采用显示抗干扰能力强，能抵御从电网直接输入幅值达伏的干扰脉冲大功率继电器输出，可接220伏或380伏接触器，控制稳定，使用寿命长。路灯控制器广泛应用于市政道路、高速公路、桥梁、隧道、园林、码头、观光景灯、体育广场、游乐场所、广告灯箱等公共照明环境；路灯控制器适用的灯具类型：高压钠灯、低压钠灯、金属卤化物灯、高压汞灯、荧光灯等所有气体放电式照明灯具理论意义调动学习积极性现场可编程门阵列 1、当日照光亮到一定的程度时路灯自动熄灭，当日照光亮暗到一定程度时路灯自动点亮。 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。本次设计内容包括： 1、直流稳压电源的设计与制作。 2、光电转换、三极管分压稳定偏置放大电路、三极管开关控制电路。 3、光敏电阻、集成三端稳压器件、继电器、七段数码管元件和FPGA开发板的使用。 4、可编程逻辑器件的设计制作数字系统的步骤（程序编辑、编译、仿真、调试、引脚邦定、下载）和方法。 5、VHDL语言的语法、语法结构和程序结构。 6、七段显示数码管的结构和显示方法。第二章 方案选择与论证 2.1 方案一：模拟电路与数字电路组合 模拟电路部分包括直流稳压电源、光电转换、小信号放大、三极管开关电路，直流稳压电源又包括降压、整流、滤波、稳压四部分，即可得到直流稳定12V电压；数字电路主要有秒肪冲、计数、译码七段数码管显示。利用模拟电路提供12V直流稳定电压，完成采光和小信号放大并产生控制信号控制继电器的吸合，三极管的开关产生脉冲信号和使能信号；数字电路负责显示路灯当前一次的连续开启时间和统计路灯的开启次数。 模拟电路部分用到的元件及作用：三极管90