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路灯控制器设计论文 摘 要 本设计的路灯控制器是由光敏元件、计数器、译码器、数码管显示器和受控灯组成，运用到了数字电路中的组合逻辑电路和时序逻辑电路的知识。本设计能检测环境亮度，在暗环境下能自动开灯，自动记录开灯次数，同时数码管可以显示开灯时间，开灯时间可以累计。通过对一些芯片和元器件功能的了解及其应用，以达到将理论知识学以致用、融会贯通的目的。 关键词：光敏元件；计数器；控制；光照变化 方案论证 了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。下面将对路灯控制器的原理，路灯控制器中用到的主要元件以及在电路中的作用分析。 该路灯控制器是由光敏元件、计数器、译码器、数码管显示器和受控灯组成。光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。 单元电路设计 2.1光电转换电路 光敏电阻光强时电阻小，光暗时电阻大。称其在这两个状态的电阻分别为亮电阻和暗电阻。本设计所用的光敏电阻亮电阻约为2KΩ，暗电阻约为200KΩ。电源电压为+5V，根据环境亮暗调整电位器R1，可以实现光敏电阻上电位随环境亮度的改变而改变，从而产生高低电平。同时图中的三极管放大电路接法有较大的输入电阻，不影响以上电路的电气性能。图中三极管采用9014. 2.2秒脉冲产生电路 脉冲发生器用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。晶振为32768 Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出。 2.3时间计数器电路 本部分要实现十进制记数，使显示的时间最大为99秒。如采用十六进制计数器74LS161，需要采用置数法或置零法来获得十进制记数器，需要增加芯片，且会增加电路复杂度，故直接采用十进制计数器74LS160来实现。 秒脉冲每秒产生一个上升沿信号，而秒脉冲输出端接74LS160的CP（CLK）端，从而实现计时功能。记秒位的74LS160的C0端接记十秒位的74LS160的EP和ET端，可以实现进位功能，使记时达到99秒。通过控制Ep端为0或1来控制是开始或暂停记数，从而实现开灯时间的累记。 2.3 次数记数电路 与时间记数电路类似，次数记数电路同样用74LS160来实现。只是CP（CLK）端接的是光电转换电路中光敏电阻上端，因此可以实现记录开灯次数，最大值为9次。此部分的ＲＤ、LD、EP、ET均接1（直接接VCC），使芯片一直保持在记数状态。 2.4译码、显示电路 译码芯片采用74LS48，其为内部有上拉电阻的BCD七段译码器\驱动器。可以将BCD代码译成数码管所需要的驱动，一边数码管用十进制数显示出BCD代码所表示的数据。 数码管采用共阴极的LG5011AH。 总体电气原理图 将以上各个模块连接起来，即得到如下图的总电原理图。其中U2 CLK接的是秒脉冲产生电路的秒脉冲输出端。此图为仿真图，直接用的秒脉冲信号。 四、调试安装 4.1实际安装图 此图中各个ＩＣ的接地端以及接ＶＣＣ端都未连接，安装时是根据电路具体安排最后统一连接的。 ４.２测量仪器 数字式万用表 ４.３调试步骤及结果 焊接完成，根据安装图再检查一遍后，插上芯片，通电检测。发现亮暗环境对计时计次无影响，重新对照安装图检查，发现光电转换电路到计时计次电路的控制线未连，重新焊接后，根据环境亮暗程度调节电位器，可以实现暗环境下能自动开灯，且开灯时间可以累计。但是记数跳变的比较厉害，至今无法消除。 五、总体性能指标及完善措施 本设计可以根据环境亮暗调整电位器实现开关灯、记录开灯时间且开灯时时间可以累计。缺点是记录开灯次数时跳变的比较厉害，这是由于光敏电阻的电阻值变化是连续的，因此在靠近临界点时，容易造成不稳定，在设计中若能用运放电路来完成处理，则可将运放接成电压比较器的方式，这样可以完成较为精确的起控；若采用分立元件来处理，可以采用稳压管来稳定工作点，只有当分压大于稳压管的击穿电压时，电路才能起控。或者可以用继电器来实现。 六、心得与体会 通过对路灯控制器的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我发现有时软件仿真可以很好的实现但却在实际中存在很大的问题。就像本课程设计中，在仿真时一切正常，所有功能都可以很好的实现，但是实际焊接出来后通电