路灯定时器课程设计

一、 设计题目:路灯定时器的设计二、 任务：a) 设计一个路灯定时点亮、熄灭控制器，实现路灯的自动点亮和熄灭。b) 画出电路原理图，计算元件参数，选定元件标称值。c) 编写课程设计说明书，说明设计原理和计算过程。三、主要技术指标及要求i. 定时器采用 24 小时制，定时时间设定为时、分。ii. 具有一个开始点和一个终止点。iii. 以数字形式显示的时间。iv. 用 prote198SE 完成原理设计，要求元件布局合理，美观，大方，符合制图规范。v. 设计说明书要求采用 A4 纸书写。字迹清楚，概念准确，结构完整，页面整洁。四、 设计思路本课题要完成的任务是实现路灯的定时控制，核心部分是钟控定时器，由定时器控制继电器的动作，从而控制路灯的亮灭。课题要求定时时间格式 24 小时制，精确到分，并且用LED 数码管显示出来，固钟控定时器具有数字钟功能，同步显示时间，并要求具有设计定时起始时间，结束时间，联系实际应用，还能设置当前时间。时间的设定需要人工电源来完成，因必须有手动开关。现场只提供 220V 交流电源，可满足路灯工作电压的需要，但各种集成芯片需用直流电压，故应设计一个变压电路。总体框架图为: 五、设计电路图附图 1 为设计整体电流图。六、工作原理。图 1 表示该装置的电路原理。220V 交流电经变压器 T变压、整流桥 D4D8 整流、C4C7 滤波以及 LM7805 稳压，使 A 点输出 5V 恒定电压，再经 D1 和 R10 降压，得到3.8V 电压，给可充电电池及 ICLR6818 供电。IC 的 1.2 脚接 VDD：26.27 脚与 JT（2.768KHZ ）C2，C3 等组成时钟振荡，为 IC 提供高精度时钟。C3 为 微调电容， 可以补偿晶体误差。上电复位电路采用由R1，R2，D3，C1 组成的 RC 电路，上电路通过 R1 对 C1显示电 路 变压 定时电路 路灯控制开关充电，在充电初期 28 脚处于低电平状态，使 LR6818 芯片复位，R6R8 及 K1K3 完成按键功能 R6R8 为上拉电阻。K1 为主功能设定键， K2 为移位键， K3 为加 1 键。1016 脚，1824 脚以动态扫描方式驱动四位一体化显示屏 TOF3407AR。LED1 为开设定指示，LED2 为关设定指示，LED3 为当前时间设定指示，LDE3 为秒闪， LED4 为继电器工作指示，具体接线如图 2，图 3 及表 1。市电检测由R3R5 组成，R5 为限流电阻。当 A 为高电平时，R3，R4的分电压作用使 B 点为高电平，当 A 点为变为低电平时，B 点亦为低电平，这样可检测市电是否正常提供。B 点为低电平时，LED 显示屏及 K1K3 均失去作用，以防止错误操作和降低功耗。R9，BG1 构成输出驱动电路，当前时间与设定开关时间相同时，继电器吸合：当前时间与设定关时间一致时，继电器触点断开。LED1 A G EBF C DD AECLED2 LED3 B A EF CG LED4 EDB F G A B D FC G LED5图 2 发光二极管 LED1LED5 接线图TOF3407ARR122.2K R132.2K R142.2K R152.2K R162.2K R172.2KBG29013BG39013BG49013BG59013BG69013BG79013GND图 3 三极管 BG2BG7 接线图。表 1： IC 引脚与三极管 BG 及显示屏脚位对应情况IC引脚10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24驱动管- - - - - - - - BG3 BG4 BG6 BG7 BG2 BG5 -显示屏脚位17，2319，420，1 311，2118 22 - 2 5 8 10 20 6 7七、元器件选择 IC 选用 LR6818。它是双列直插 28 脚塑封 LED 数显钟控定时器专用集成电路，它集 振荡器、分频器、检测器、控制器、计数器，显示驱动器等功能于一体。具有较高可靠性、使用简单方便、功耗低，走时精度高等优点。用LR6818 制作的钟控定时器，性价比高，可广泛应用于霓虹灯控制、路灯控制、孵化箱、生化培养箱等定时控制场合。TOF3407AR 为包括四位动态显示共阴数码管、秒闪及LED 指示的一体化显示屏，备用电源采用计算机主板采用的 3.6V，60mA 可充电池。低频金属盒石英晶体振荡器，型号 JN1，频率范围 2535KHz ，负载电容100PF，激励电平 0.1mV，总额差 200 工作温度范围-4070°C继电器 JT 选用 JRC-Sm 超小型弱功率密封直法电磁继电器，特点：结构简单，体积小，灵敏度高，适用于自动装置，通信设备，仪器中，作控制或换标电路之用。温度-55°C85°C；相对温度 40°C 时达 98%，振动10500Hz，49m/s2, 冲击 294m/s，冲击 4000 次，加速度243m/s。LM7805 三端电源稳压+5V/1A 集成电路：电阻参数（K）直流电压参数（V）引脚序号英文缩写集成电路引脚功能备注正笔接地负笔接地电源通重放停止1 IN直流电压输入F-2型82 35 8 82 OUT稳压输出+5V15 15 5 53 GND 接地 0 0 0 0其他元器件的选用如图 1 所示，无特殊要求。八、操作说明在设定开启时间时，先按 K1，LED1 亮，表示电路工作在设置开启时刻，显示屏的小时 十位数闪动。再按K3，设定小时十位数的值，然后按 K2，小时个位数闪动，再按 K3，设定小时的个位数的值。接着按上述方法，按K2，K3，设定分的值。开启时间设定后，便可设定关闭时间的方法，先按K1，LED1 熄灭， LED2 亮，表示电路工作在设置关闭时刻，再按设定开启时间的方法，设定关闭的小时值和分值。最后设定当前时刻，先按 K1，LED2 熄灭，LED3 亮，表示电路工作在设置的当前时刻。同样按照设定开启时间的方法，设置当前时刻的小时值和分值，当确认当前时刻到达的同时按 K1，即完成所有设定。下面以具体例子进行说明例如，假设晚上 19.15 开，早上 5.00 关，当前时刻为下午 13.30。具体操作如下：1 按 K1，小时十位数闪动，再按 K3， 将小时十位数设成 1；按 K2，小时个位数闪动，再按 k3，将小时个位数设定成 9； 再按K2，K3，将分数设定为 15，即 19.15。2 按 K1，再按 K3，将消失十位数设成 0;按K2 和 K3 将 小时个位数设成 5；再按 K2和 K3 ，将分钟设定为 00。即 05.003 按 K1 小时个位数闪动，再按 K3，将小时十位数设成 1；按 K2，小时个位数闪动，按 K3，将小时个位数设定为 3；按 K2 和K3，使时、分钟值设定为 30，即 13.30。4 确定 1.30 来临时按 K1,即可完成所有操作。本装置具有以下特点：1. 将 LED 一体化数码管用作时间及定时工作显示；2. 在 24 小时内任意设置开、关各一次，级差为分，每天自动循环；3. 定时误差小于 0.3 秒/天。4. 停电检测并控制低功耗运作，静态功耗 15 A，当前时间与设定关时间一致。九、 参考书目1. 董传岱主编数字集成电路 。山东：石油大学出版社。20012. 常键生主编.检测与转换技术北京：机械工业出版社。19973. 郑茂泰主编智能仪器原理及应用电子工业出版社。20034. 其他参考。十、 设计总结经过一周多的课程设计,我收获很多,更加发现了自己的不足之处。书到用时方恨少，这是我最大的体会。这说明我的知识面还是很窄，与成为一名能在今后工作中独挡一面的工程技术人员还有不小的差距，现在仅仅掌握的是很肤浅的书本知识，专业深度不够。这是我设计的是具有很强应用性的路灯定时器，是一次很好的将所学知识转化为实际应用的锻炼机会。在一周的时间内，不停地在图书馆、实验室、教室之间奔波，网络、图书馆里的巨大能量让我第一次亲身感受到了，查资料、学习软件的操作、理清设计思路，课程设计让我学会了怎样学习，怎么样将一个课题转化为最后的具有设计要求功能的系统。还让我有很大感触的是同学之间的互相帮助，合作意识的重要性。现在的工程不可能是仅仅一个或几个人能独立完成的，相互之间的团队合作是现代社会发展的要求。同组的几个人之间互相交流自己的思路，探讨遇到的问题，分享共有的资源，在收获课题的同时我们还收获了友谊。看着一分完整的设计说明书和仿真图，心里是一种成功者的喜悦，几日来的辛苦没有白费。结果让人满意，但最重要的是中间的过程让人更加难忘怀。