1、 1 / 20学号:数字电子技术课程设计路灯控制器的设计与仿真系部名称： 电 气 工 程 系 专业名称：电气工程及其自动化指导老师： 史 振 江完成日期 ：2014 年 12 月 26 日 2 / 20课 程 设 计 评 定 表姓名 郑依依 学号 20134124 存档号系别 电气工程系 专业电气工程及其自动化班 级 工 1303 班课程设计题目 路灯控制器的设计与仿真指导教师评语：签名： 年 月 日 1课程设计成绩：指导教师签名：年 月 日2答辩成绩：答辩小组组长签名：年 月 日3综合成绩：3 / 20备注：1.“课程设计成绩”一项由指导教师根据学生在设计过程的表现及课程设计说明书评定，满分
2、 100 分。2.“答辩成绩”一项由指导老师根据答辩情况评定，满分 100 分。3.“综合成绩”=“课程设计成绩”*80%+ “答辩成绩 ”*20%。4 / 20摘 要本设计制作的路灯控制器, 它由光信号控制电路、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。主要实现当处于暗环境下（晚上）能够自动开灯，当处于亮环境下（白天）能够自动关灯；能自动记录“路灯”的开灯次数（用 1 位数码管显示） ；能记录“路灯”开灯时间。通过用 Multisim10画电路原理图和用 Multisim10 仿真和理论分析设计出路灯模拟控制的蓝本。本设计具有逻辑清晰、设计巧妙等特点，能很好的符合课程设计
3、的要求。关键词：数码管 译码器 计数器 5 / 20目录第一章 引言 .5第二章 设计任务及目的 .5工 1303 数字电子技术课程设计任务书 2.5第三章 电路设计总方案及原理框图 .631 电路设计总方案 .632 电路原理框图 .6第四章 单元电路图及设计方案 .641 开关控制电路设计总方案 .642 开关控制电路所用器件功能介绍 .7421 555 定时器 .7422 由 555 定时器构成的施密特触发器 .743 开关控制电路电路图 .8如图 4.4 所示为路灯开关控制电路。 .844 开关次数记录显示电路设计总方案 .945 开关次数记录显示电路所用器件功能介绍 .10451 计
4、数器 .10452 译码器 .1046 开关次数记录显示电路图 .1147 开启时间数码显示器设计总方案 .1248 开启时间数码显示器电路图 .1249 由 555 定时器构成的多谐振荡器 .13410 由 555 定时器构成的多谐振荡器电路图 .14第五章 仿真软件 Multism10 介绍 .16第六章 电路仿真 .1661 总电路图 .1662 电路仿真结果 .17如图 6.2.17第七章 元件清单表 .18第八章 总结 .19第九章 参考文献 .196 / 20第一章 引言在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由
5、于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。利用光控路灯控制器可以有效的解决这些问题。光控路灯控制器是由感光元件光敏三极管来实现光信号向电信号的转换，进而实现由光控电路在白天光线较暗时和夜晚对路灯自动点亮，在白天光线较亮时对路灯自动关闭，从而随光线的明暗变化实现对路灯开启与关闭的自动控制。另外还可以记录开启时间和开启次数，以供相关人员检查。这样既节约劳动力成本又节约能源。第二章 设计任务及目的石家庄铁道大学工 1303 数字电子技术课程设计任务书 2题目名称 路灯控制器的设计与仿真设计任务与要求(1)设计制作一个路灯自动照明的控制电路，当日照光亮到一定的程度时路灯自
6、动熄灭，而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。使用的工具软件 Multisim 电路仿真软件提交的设计资料 1主要电路和元器件的分析论证；2Multisim 仿真电路图7 / 20第三章 电路设计总方案及原理框图3 1 电路设计总方案本系统电路共分为开关控制电路、开关次数记录显示电路、开启时间数码显示器三部分组成。 。本设计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。本设计通过滑动变阻器改变阻值来代替照光照度而引起的光敏电阻的阻值变化。并用继电器以实现对电路的启和停控制
7、。通过 74160 的脉冲输入端 CLK 和开关电路相连，当开关闭合一次时，CLK 接收到一个脉冲，器输出端通过译码器 7448 和七段显示器相连，实现显示技术功能。将路灯开启的启动脉冲信号作计时起点，控制计数器对标准时基信号作计数，则从而计算出路灯的开启时间。3 2 电路原理框图电路原理框图如图 3.1 所示第四章 单元电路图及设计方案4 1 开关控制电路设计总方案采用电位器模拟光照的方法，通过控制开关让由 555 定时器构成的触发器分别处于高电位或者低电位来控制继电器，从而控制路灯。光电变换信号鉴幅 驱动电路 路灯计数器 译码器 数码显示开启次数计数器 译码器 数码显示开启时间振荡电路图
8、3.1 路灯控制器原理框图模拟光照8 / 204 2 开关控制电路所用器件功能介绍421 555 定时器555 定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成 555 定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。如图 41 为 555 定时器的管脚图422 由 555 定时器构成的施密特触发器如图4.2，只要将555定时器的2号脚和6号脚接在一起，就可以构成施密特触发器。这个施密特触发器的电压传输特性是反相的。5号脚悬空时，正向阈值电压和负
9、向阈值电压分别为 3cV和 1c。图4.3是555定时器构成的施密特触发器的工作波。图 4.1 555 管脚图图 4.2 图 4.39 / 204 3 开关控制电路电路图如图 4.4 所示为路灯开关控制电路。天黑后，能自动启动路灯进行照明（如图 4.5） ；天变亮时，又可自动停止工作（如图4.6） 。线路简单，不需太多调试。如图 4.8 黑天时，即无光照射时，光敏电阻阻值很大,调节电位器到大阻值。使三极管无法导通，触发器输入端处于高电位，输出低电位，继电器工作，绿色 LED 显示灯亮，相当于光照强度小时，开关电路处于闭合状态，路灯开始照明。如图 4.9 天亮时，即光敏电阻有光照射时，其内阻变小
10、调节滑动变阻器到小阻值。使三极管导通，由 555 构成的触发器输入端处于低电位，输出高电位，继电器不工作，红色LED 显示灯亮，相当于光照强度大时，开关电路处于断开状态，路灯不亮。图 4.5图 4.410 / 204 4 开关次数记录显示电路设计总方案该电路通过 74160 的脉冲输入端 CLK 和开关电路相连，当开关闭合一次时，CLK 接收到一个脉冲，器输出端通过译码器 7448 和七段显示器相连，实现显示技术功能。4 5 开关次数记录显示电路所用器件功能介绍451 计数器计数器是数字系统中能累计输入脉冲个数的数字电路，它将输入脉冲构成计数器的输入 CP 脉冲，计数器就是要统计这个脉冲系列的
11、个数。本设计采用 74160N 同步十进制计数器。74160N 有异步清零的作用，在计数功能中，所以有不管它的输出处于那一状态，只要在异步清零输入端加一低电平电压，是清零端为 0，芯片就会立即从任何状态回到 0000 状态。自第一级的进位端 RCO 向下一级的信号输入端 CP 发出信号，使下一级的芯片能够计数启动。将计数使能端 CET 和 CEP 接入高电平，当置数端 LOAD 和清零端 CLR 都输入高电平的时侯出于计数状态，在与非门的另一端与下一级相连，就可以达到清零进位的作用。74160N 是常用的十进制计数器，异步清零端 LOAD，当它为低电平时，无论其它输入端何状态（包括时钟信号 CLK） ，都使片内所有的触发器状态置零，只有在 LOAD 接入高电平是才起作用。图 4.7 为 74160N 的引脚图。表 4.1 为 74160N 功能表。图 4.6图 4.7
