1、电子综合开发实践报告设计课题：路灯控制器的设计与制作专业班级：电子信息工程 09 一班 学生学号：2009082362 学生姓名：孔森 设计时间： 2012-1-13 信息科学与技术学院2012 年 1 月 13 日2摘要：本设计采用 74LS390、74LS00、CD4511、555 等芯片来完成路灯亮暗控制与所需要的数字逻辑显示功能（在七段数码管上按规律显示特定的数字） 。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的要求。关键词：光敏电阻 计数器 555 定时器 数码管引言：本设计主要是通过光敏电阻通过对外界的光线的强弱的感应来控制 555 的高低电平输出，从而控制路灯的开或
2、关。为了使计时与计数电路同步启动，555 的输出接计时电路的使能端，计数电路的脉冲端。脉冲的产生是用 555 接成一个频率为 1HZ 的多谐振荡器，用CD4511 驱动共阴极的七段数码管做显示电路。设计目的：(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。1、方案原理当光照减弱时，光敏电阻阻值增大，555 定时器的 2、6 端口出现低电平，当它到达一定值时，3 口出现高电平，且大于 2/3VCC，路灯亮。反之，当光照增强到
3、一定时，光敏电阻阻值减小，3 口出现低电平，小于 1/3VCC，路灯熄灭。为了避免外部干扰所带来的错误反应（例如来往的车灯给光敏电阻带来的短暂激励） ，我们利用电容充电带来的时间延迟来解决问题。经以上论证，方案可行。2、元器件原理介绍2.1 555 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。555 管脚图 32.1.1 555 定时器构成的多谐振荡器由 555 定时器组
4、成的多谐振荡器如图(C)所示，其中 R1、R 2和电容 C 为外接元件。其工作波如图(D)所示。设电容的初始电压 0，t0 时接通电源，由于电容电压不能突变，所cU以高、低触发端 0 13cV。当光敏电阻周围环境由光变暗时，Vi 增大过程中达到值 时，引发施2 3cV密特触发器翻转，输出由低电平跳变为高电平。施密特触发器输出跳变为高电平同时引起 LED 灯的开启，多谐振荡器产生时钟信号和计数电路的触发器触发。而当光敏电阻周围环境由暗变光时，Vi 减小过程中达到值 时，引起触发器2c翻转，输出由高电平跳变为低电平。触发器输出跳变为低电平使 LED 灯熄灭，多谐振荡器不工作，且计数电路触发器不触发
5、。因此，由光敏电阻和 555 定时器组成的控制电路起到总电路开关的作用。8322 多谐震荡电路的设计与分析多谐震荡器在总电路中的电路图如图所示，C1=10nF，C2=10uF，R1=20K，R2=100 K，按上电路图与555 定时器相连构成可产生频率为 1Hz 的多谐振荡器。多谐振荡器为计数器提供时钟脉冲。时钟周期 T=0.7（R2+2R1）C1=1s。323 译码显示电路的设计与分析 当电路正常工作时，数码管上会按照设计要求显示路灯持续工作的时间与工作的次数。计数器用来产生十进制计数，其输出信号加在译码器输入端，经译码后可在输出端产生所需的控制信号。本电路中译码驱动器采用 CD4511。4
6、511 驱动数码管电路图9324 计时电路的设计与分析该部分用到了计数器共三个，需要三片 74LS390 芯片，组成 60 进制计数器，用于显示分钟和秒。集成电路 74LS390 芯片为双 10 进制计数器，通过四位输出端输出 10 进制 BCD 码。74LS390 管脚图反馈清零法实现六十进制计数先将两片 74LS390 级联，接成一百进制计数器。在此基础上借组与门和计数器异步清零功能，将 U2 的 Q1、Q2 分别接至与门的输入端。工作时，在第 60个脉冲计数脉冲作用后，计数器输出为 0110 0000（十进制数 60） ，U2 的Q1、Q2 同时为 1，使与门输出高电平，U2 清零。状态
7、 0110 0000 仅在瞬间出现一下。这样，就构成了 60 进制的计数器。10计时器在总电路中的电路图325 计数电路的设计与分析该部分电路实现记录路灯开关次数功能，需要一片 74LS390 芯片和一片CD4511 译码器和一个共阴极数码管。当光敏电阻周围环境从亮变暗时，由 555定时器构成的施密特触发器由低电平翻转为高电平，经过非门后，74LS390 接收到的信号为由高电平反转为低电平。这个脉冲下降沿触发 74LS390 计数。而当光敏电阻周围环境从暗变亮，输入信号为上升沿不会引起计数，从而达到电路计时一次，计数一次的效果。计数器由施密特触发控制4 电路的调试与分析4.1 R5 值的确定在
8、 Proteus 软件的仿真中，我们发现当 R5 阻值为 400K 时，Vi 的值的变化能满足触发器的触发。而在实际操作过程中，可以根据光敏电阻的不同或现有电阻值中方便选取，原则为光线充足时 Vi 。13cV23cV114.2 计时器的清零如图所示，总电路中的这个 7400 与非门的作用为使右数第二个数码管（即十秒位）在 LED 灯熄灭时自动清零。计数器的数码管用来显示开灯次数，因此不用清零。计时器的另外两个数码管会因为电平的改变自动清零。5、总结：通过该次课程设计，感触很深，设计出原理图，极大的提高了我们的软件操作能力。在原理图的设计过程中，我们通过查找资料，结合课堂所学知识以及自学仿真软件，对仿真有了更深的了解以及产生了更浓的兴趣。附录附录一 元器件清单名称 数量 名称 数量555 2 电阻 100K 1光敏电阻 1 电阻 20K 1电容 10nF 2 电容 10uF 17404 1 74ls390 37400 1 共阴极数码管 4LED 灯 1附录二 电路原理图12参考文献：1电子技术基础（数字部分） ，主编康华光，高等教育出版社，2005 年13
