路灯控制器的设计与仿真.docx

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 江完毕日期 ：2023年12月26日 课 程 设 计 评 定 表姓名郑依依学号20234124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：署名： 年 月 日 1．课程设计成绩：指导教师署名： 年 月 日2．答辩成绩：答辩小组组长署名：年 月 日3．综合成绩：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估，满分100分2.“答辩成绩”一项由指导老师根据答辩情况评估，满分100分3.“综合成绩”=“课程设计成绩”*80%+“答辩成绩”*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重要实现当处在暗环境下（晚上）可以自动开灯，当处在亮环境下（白天）可以自动关灯；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楚、设计巧妙等特点，能很好的符合课程设计的规定关键词：数码管 译码器 计数器 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 63．1电路设计总方案 63．2电路原理框图 6第四章 单元电路图及设计方案 64．1开关控制电路设计总方案 64．2开关控制电路所用器件功能介绍 74．2．1 555定期器 74．2．2 由555定期器构成的施密特触发器 74．3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 84．4开关次数记录显示电路设计总方案 94．5开关次数记录显示电路所用器件功能介绍 104．5．1 计数器 104．5．2译码器 104．6开关次数记录显示电路图 114．7启动时间数码显示器设计总方案 124．8启动时间数码显示器电路图 124．9 由 555定期器构成的多谐振荡器 134．10 由 555定期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 166．1总电路图 166．2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 19第一章 引言在学校、机关、厂矿公司等单位的公共场合以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这导致了能源的极大浪费。

此外，由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、浪费了资金运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启动与关闭的自动控制此外还可以记录启动时间和启动次数，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规定(1)设计制作一个路灯自动照明的控制电路，当天照光亮到一定的限度时路灯自动熄灭，而日照光亮暗到一定限度时路灯自动点亮2)设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续启动时间3)设计计数显示电路，记录路灯的启动次数使用的工具软件Multisim电路仿真软件提交的设计资料1．重要电路和元器件的分析论证；2．Multisim仿真电路图第三章 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、启动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启动和关断，一方面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接受到一个脉冲，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启动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启动时间3．2电路原理框图电路原理框图如图3.1所示光电变换信号鉴幅驱动电路路灯计数器译码器数码显示启动次数计数器译码器数码显示启动时间振荡电路图3.1 路灯控制器原理框图模拟光照 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定期器构成的触发器分别处在高电位或者低电位来控制继电器，从而控制路灯4．2开关控制电路所用器件功能介绍4．2．1 555定期器图4.1 555管脚图555定期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，合用范围很广，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定期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4．1为555定期器的管脚图 4．2．2 由555定期器构成的施密特触发器图4.3图4.2如图4.2，只要将555定期器的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，正向阈值电压和负向阈值电压分别为和图4.3是555定期器构成的施密特触发器的工作波4．3开关控制电路电路图图4.4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）线路简朴，不需太多调试图4.5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，触发器输入端处在高电位，输出低电位，继电器工作，绿色LED显示灯亮，相称于光照强度小时，开关电路处在闭合状态，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在低电位，输出高电位，继电器不工作，红色LED显示灯亮，相称于光照强度大时，开关电路处在断开状态，路灯不亮图4.64．4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接受到一个脉冲，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4．5．1 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，计数器就是要记录这个脉冲系列的个数本设计采用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在那一状态，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，使下一级的芯片可以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，就可以达成清零进位的作用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（涉及时钟信号CLK），都使片内所有的触发器状态置零，只有在LOAD接入高电图4.7平是才起作用图4.7为74160N的引脚图表4.1为74160N功能表表4.1进位信号RCO，只有当CET=1且-- =1111时，RCO才为1；当清零信号为0时，各触发器置0，当清零信号为1时，若预置为0，在下一个时钟脉冲上升沿到来后，各触发器的输出状态与预置的输入数据相同。

在清零和预置都为1的条件下，若使能端为1，则电路处在计数状态直到使能端为0时，技术状态结束此后处在严禁计数的保持状态进位信号只有在 =1001且CET=1时输出为1，其余时间均为0. 4．5．2译码器译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路它的作用是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分派，存贮器寻址和组合控制信号等不同的功能可选用不同种类的译码器本电路选择7448七段显示译码器配合七段显示器使用实现直观的数字显示功能数字显示译码器是驱动显示器的核心部件，它可以将输入代码转换成相应的数字显示代码，并在数码管上显示出来图4.8所示为七段显示译码器7448的引脚图，输入A3 、A2 、 A1和 A0接受四位二进制码，输出a～g为高电平有效，可直接驱动共阴极显示器，三个辅助控制端 ，以增强器件的功能，扩大器件应用7448的真值表如表4.2所示图4.8 7748引脚图从功能表可以看出，对输入代码0000，译码条件是：灯测试输入 和动态灭零输入 同时等于1，而对其他输入代码则仅规定 =1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入代码决定的，并且满足显示字形的规定。

表4.24．6开关次数记录显示电路图图4.9如图4．94．7启动时间数码显示器设计总方案该电路通过一个产生固定频率脉冲的信号发生器，相称于一个时钟信号，与计数显示装置相连，当灯亮时，施密特触发器输出低电平，通过反相器控制计数器的使能端，计数器工作通过开关控制电路控制计数的工作开始与结束，两者结合，就实现了计数与计时的转换，本装置中根据实际情况，选择最小计数单位为分可通过改变信号发生器产生信号的频率方便的改变计时单位4．8启动时间数码显示器电路图图4.10如图4.104．9 由 555定期器构成的多谐振荡器由555定期器组成的多谐振荡器图4.11所示，其中R1、R2和电容C为外接元件其工作波如图4.12所示图4.11图4.12设电容的初始电压＝0，t＝0时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触发端＝＝0<，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，即，（1表达高电位，0表达低电位），RS触发器置1，定期器输出此时，定期器内部放电三极管截止，电源经，向电容Ｃ充电，逐渐升高当上升届时，输出由0翻转为1，这时，RS触发顺保持状态不变所以0

期间，，放电三极管Ｔ导通，电容Ｃ通过放电按指数规律下降，当时比较器输出由0变为0，RS触发器的，。