电子技术课程设计路灯控制器设计

1、课程设计名称： 电子技术课程设计 题 目： 路灯控制器设计 课 程 设 计 成 绩 评 定 表学期2010-2011学年第2学期姓名专业测控技术与仪器班级09-2课程名称电子课程设计设计题目路灯控制器设计评定标准评定指标分值得分知识创新性20理论正确性20内容难易性15结合实际性10知识掌握程度15书写规范性10工作量10总成绩100评语：任课教师陈忠华时间 2011年6月 24日备 注课程设计任务书一、设计题目路灯控制器设计二、设计任务1.具有光控功能，白天光线较亮、即使有声音时路灯也不亮，光线较暗、有声音时路灯点亮；2. 具有声控功能，晚上光线较暗、有声音时路灯点亮，声音消失后延时照明一段时间后自动熄灭。三、设计计划电子技术课程设计共1周。第1天：针对选题查资料，确定设计方案；第2天：方案分析比较，电路原理设计，进行元器件及参数选择；第34天：电路仿真，画电路原理图；第5天：编写整理设计报告。四、设计要求1. 画出整体电路图；2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求；3. 写出设计报告书。指 导 教 师：陈忠华时 间：2011年6月16 日摘要路灯控制器主要由声

2、控电路、光控电路以及延迟电路组成。声光同时控制能够实现白天灯灭，夜晚亮灯，人走灯灭。具有灵敏、低耗、性能稳定、使用寿命长、节能等特点，选择声敏及光敏传感器为基本原件。综合了声、光和延迟控制，工作稳定。光明传感器和声控传感器两种传感器实现了声控及光控功能，从而控制电路开关，控制灯的状态，又通过RC积分电路实现灯亮的时间，进一步实现节能作用。本电路使用广泛，功能完善，成本低廉，而且设计电路简单，采用常用的电子元器件构成，使用非常方便，而且此电路具有延时时间可调的功能，照明装置采用低耗能高亮度LED,具有节能降耗的功能，并具有光控、声控的双重功能，可广泛用于多个场合。关键词：传感器；声控电路；光控电路；延时电路；开关电路目录一、综述1二、设计方案及其论证12.1 设计思路12.2 总体方框图22.3 主要电路22.4设计原理分析22.5各部分电路工作原理及参数选择32.5.1声控电路32.5.2光控电路42.5.3稳压电路42.5.4延时、触发电路52.5.5开关电路72.5.6电源电路82.5.7其他电路8三、总结及心得9四、参考文献10五、附录11辽宁工程技术大学电子技术课程设计一、综述

3、当今世界以电子信息技术为前提下推动社会跨越式的进步，科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。由此可见科技已成为各国竞技的核心，尤其是电子信息技术更显得尤为重要，在国民生产各部门电子信息技术得到了广泛的应用。同时随着人们生活现代化水平不断提高，国民经济的快速发展，电力的供需矛盾日益加剧生产更多的电即意味着要消耗更多的煤、石油、天然气、核原料等不可再生资源，还会带来许多相应的环境问题。为此，我们应该从身边做起，珍惜并节约。声光控节能路灯具有许多实际意义：一是省电，灯泡不会很长时间亮着，所以节电效率很高，达80%左右；二是便利，不需要接触，全自动智能控制；另外，接线简略、安装利便，是公共场所照明的首要选择。再者，随着科技的发展，公共场所照明控制手段也将慢慢更新，除此刻已有的声光控开关外，另有微波感应开关以及热释远红外感应开关。今朝，微波感应开关的抗干扰性能尚不完善，红外感应开关在性能上较为稳定，但安装复杂，比较娇气，价格也偏高，比较合适在一些管理完善的场所如宾馆、大饭店楼道及居家走廊应用。在普通住宅楼、办公楼道等场所的照明控制考虑到价格、管理及安装便利等因素，按照我国国情，可

4、以估计在相当长一段时期内，声光控路灯将是首选的产品。 所以，对这一课题的研究是必要的。 世界的发展离不开能量物质，声光控开关能较好的为解决世界能量物质危机供给一点帮忙。有助于我国实现可连续发展，构建节约型社会。 二、设计方案及其论证2.1 设计思路整个电路由电源电路，声控电路，光控电路及延时电路等部分组成。电源由直流稳压电源提供。光控电路对外界光亮程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号，从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮。声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而实现自动控制。延时电路使得声音消失后灯泡延长一段光照时间。必要时可加一个手动开关，以增强电路的实用性。总体方框图如图1所示。2.2 总体方框图声控电路光控电路延时电路开关电路电源电路图1 声光控路灯控制器原理组成方框图2.3 主要电路图2 声光控路灯控制器电路图声光控路灯控制器原理如图2所示：2.4设计原理分析电路中集成块74LS00的脚1和脚2、脚13和脚12接成“与”输入用以鉴别输入动态。由555定时器构成的单稳态触发器用于电路延时及低电平触发固态继电器。按逻辑功能只有当脚13和脚12两输入

5、端都呈高电平时，脚11的输出才为低电平，单稳态触发器被触发，555定时器3脚输出高电平激发固态继电器，接通灯路。白天因光敏电阻受光线照射，74LS00的13脚呈低电位，74LS00的11脚输出为低电平，继电器处于关断，灯路关闭。这时，无论外界声音再高灯都不会亮；到夜晚，GR的电阻随环境光线减弱而增大，脚13变为高电平，当人走动的脚步声传到传声器BW时，声波转换成电信号经三极管VT放大，使1、2脚电位由高变低，脚11输出高电平，与其连接的单稳态触发器的2脚也呈现高电平，单稳态触发器不被触发，其3脚输出低电平，固态继电器处于关断状态，灯泡不被点亮。2.5各部分电路工作原理及参数选择2.5.1声控电路该电路结构如右下图所示，主要由驻极体话筒连接电路及放大电路组成。图3 声控电路话筒将声音信号转换为电信号，但话筒传输的电信号及其微弱，输出阻抗极高。因此不能直接接放大电路，我们在这里用R1,C1组成话筒的连接电路，实现阻抗的变换及放大电路的输入变换，使得放大电路是对信号的电压进行放大。当没有声音时，放大电路无输入信号，三极管处于静态工作状态。此时声控电路的输出为高电平，经74LS00的1、2脚反

6、相后3脚输出为低电平，即74LS00的12脚为低电平。此时即使是夜晚状态，单稳态触发器也不会被触发，继电器任工作于关断状态，灯泡也不会亮。每个声音信号转换来的电压信号，我们将其看作无数个正弦信号，有正负半周之分。声音信号到来，三极管处于放大状态。当信号处于正半周时，放大后的电压与静态工作状态下的电压相叠加，电路任输出为高电平；当信号处于负半周时，放大后的电压与静态工作下的电压叠加后呈低电平，经74LS00的1、2脚反相后3脚输出高电平。如此时为夜晚状态，74LS00的13脚也为高电平，74LS00的11脚输出为低电平触发单稳态触发器，继电器被导通，灯泡被电亮。我们选择的驻极体话筒工作电压为5V，测得话筒工作时的电阻为20K，电源电压为10V，故R1选择阻值为20K的电阻。为达到信号向正弦电压的转换，选择0.1uF的无极性电容。转换来的电压很微弱，为使电路输出变化明显，我们将三极管的放大倍数设置为9013三极管的最大值144倍。并为得到较大的灵敏度，我们选择的基极电阻及集电极电阻分别为4.8兆、33K欧姆。2.5.2光控电路图4 光控电路该电路结构如右图示，由光敏电阻GR,电阻R4、R1

7、以及三极管Q1组成。白天或光照强时，GR的电阻很小，Q1的基极呈现高电位，Q1导通。光控电路输出为低电平，即与其相连接的74LS00的13脚输入为低电平。此时即使有声音，固态继电器也不会被导通，灯泡不亮。夜晚或光线较暗时，GR的电阻达到兆左右，Q1基极电位低，Q1截止。此时，电路的输出为高电平，与其相连接的74LS00的13脚呈高电平。如此时遇到声音触发，74LS00的12脚呈高电平，11脚输出低电平触发单稳态触发器。单稳态触发器输出高电平，固态继电器迅速被激发导通，灯泡被点亮。我们测得GR的亮电阻为20K，暗电阻为1兆。欲使Q1导通，Q1基极电压需达到0.7V。通过分压公式，计算得R4取1.5K欧姆合适。为保证夜晚时三极管截止时，光控电路的输出为高电平，我们在回路中接上阻值为10K的上拉电阻R2。2.5.3稳压电路图5 稳压电路该稳压电路部分由一个三端集成稳压器及电容C4构成。电路结构如右下图示。因为74LS00集成块正常工作时需要的工作电压为5V，而1脚处的输入电压约为10V，所以在设计中选择了此稳压管稳压，使3脚输出约5V的电压供给74LS00集成块，使其正常工作。为得到更加稳定

8、的电压，输出端并联一个滤波电容C4,其值为10uF。2.5.4延时、触发电路该延时电路是由555定时器组成的单稳态触发器，它具有一个稳态和一个暂稳态。其电路结构如下图示：图6 单稳态触发电路 图7 设计中的单稳态触发电路在我们的设计电路中，该延时、触发电路如右下图示当没有触发信号时，Vi（2脚）处于高电平（ViVCC/3）,如果接通电源后Q=0，V0(3脚)=0，T导通，电容通过放电三极管T放电，使Vc=0,V0保持低电平不变。如果接通电源后Q=1，放电三极管T就会截止，电源通过电阻R向电容C充电，当Vc上升到2VCC/3时，由于Vc1=0,Vc2=1时，锁存器置0，V0为低电平。此时放电三极管T导通，电容C放电，V0保持低电平不变。因此，电路通电后在没有触发信号时，电路只有一种稳定状态V0=0.若触发输入端施加触发信号（Vi2VCC/3;且考虑在调试时能够容易判断出电路设计的正确性，所以在设计中我们要求延时较短，为2s，即Tw=2s=1.1RC；而通常R的阻值在几百欧至几百兆欧之间，电容取值为几百皮法到几百微法。所以我们的参数选择为R6=2K,C5=100uF。2.5.5开关电路该电路主要由固态继电器组成。固态继电器是一种无触点电子开关，由分立元器件、膜固定电阻网络和芯片，采用混合工艺组装来实现控制回路(输入电路)与负载回路(输出电路)的电隔离及信号耦合，由固态器件实现负载的通断切换功能，内部无任何可动部件。主要由输入(控制)电路，驱动电路

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