路灯控制器课程设计

1、一、课程设计目的、任务和内容要求：在现代城市中，效率意识日益突出，人们希望不需要人力资源的浪费，希望使效 率合理使用最大化。因此，自动路灯控制器是实现无人管理自动开关的重要设计。本课程设计的任务就是设计一个路灯控制器。鼓励学生在熟悉基本原理的前提下, 与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。具体设计任务如下：1 熟悉路灯控制器工作原理；2 写出路灯控制器的设计方案；3 用硬件加以实现；4 写课程设计报告。设计要求：设计一个路灯控制器控制电路。要求：基本要求：1. 当处于暗环境下（晚上）能够自动开灯（发光二极管亮）。2. 当处于亮环境下（白天）能够自动关灯（发光二极管灭）；3. 能自动记录“

2、路灯”的开灯次数（用 1位数码管显示）；4. 能累计“路灯”开灯时间（用2位数码管显示）。发挥部分：用白炽灯代替发光二极管；其它。二、进度安排：第12天：查找资料，熟悉电子密码锁的设计原理，给出设计总体方案; 第24天：各模块的详细设计；第49天：硬件连线，调试；第912天：写课程设计报告。三、主要参考文献：1谢自美电子线路设计-实验-测试M.武汉：华中科技大学出版社,20002童诗白 华成英模拟电子技术基础M 高等教育出版社，2006年5月第四版.3阎石数字电子技术基础M.高等教育出版社,2006年5月第五版.4郭天祥新概念51单片机C语言教程M电子工业出版社2009年9月 黄彤通用控制器的

3、应用J.无线电，2010年2月，2期. 梁延贵.现代集成电路实用手册M科学技术文献出版社2002年7范红刚魏学海任思璟51单片机自学笔记M北京航空航天大学出版社2010年1 月指导教师签字：年月日徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告摘要 1课题背景（或绪论、概述） .11.1课题背景 .12设计方案简述 22.1 主要器件及作 22详细设计 33.1 单元电路设计 33.2时间计数器电路 .63.3次数记数电路 63.4译码、显示电路 74设计结果及分析 .84.1测试结果 .85总结 95.1加深理论学习. 95.2加强动手实践能力 . 95.3培养科研能力. 9参考文献 .10-I

4、-徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告本设计以数码管、译码器、计数器、光敏电阻、运放、555定时器、PT2262 PT2272 继电器、三极管、二极管、电阻、电容等元件制作的路灯控制器。主要实现当处于暗环 境下（晚上）能够自动开灯（发光二极管亮），当处于亮环境下（白天）能够自动关灯 （发光二极管灭）；能自动记录“路灯”的开灯次数（用1位数码管显示）；能累计“路 灯”开灯时间（用2位数码管显示）。通过用Protel99SE画电路原理图和用proteus仿 真和理论分析设计出路灯模拟控制的蓝本。最终在实际中调试检验。在最初时，显示亮 灯次数的数码管显示的数值不是很准确，可以通过调节滑动变阻器

5、的分压比实现次数的 稳定，然后再在输出端经过两次求反稳定输出波形。通过课程设计，将理论知识应用于 实践，加强了对知识的广度与深度的理解。培养了动手能力和一定的科研创新能力，在 广泛获取有关知识理论的前提下，通过实践展示出来.理论与实践在一定程度上很接近， 但不会结对符合，由此得出结论，通过理论指导实践，通过实践促进理论的学习。关键词：数码管；译码器；计数器；PT2262 ； PT2272AbstractThis desig n called the mon itor con trol of lamp,which is based on decode ing ttl chip and the i

6、ntelligence light sensor.It has the function of control the open and close of the lamp .The bright part of this desig n is that it can be con trolled wirelessly.If it is in the ni ght,the lamp will work automatically.At the same time,if it is in the day,the n the lamp will don 'work. Through Pro

7、tel99se and Proteus ,the blue print has been made out successfulMy.the initial,the count of the times of the lamp isn't very clearly.But,by adjusting the voltage of the resister,it does.putt ing theory into practice is very importa nt. Desig ns through the curriculum, applies the theory kno wled

8、ge in the practice, stre ngthe ned to the kno wledge breadth and the depth understanding.Raised began ability and certain scientific research innovation ability, in under the widespread gain related kno wledge theory premise, dem on strated through the practice. The theory and the practice very is t

9、o a certain extent close, but cannot tie to tallies, from this draws the con clusi on, through theory in structio n practice, through practice promoti on theory study.Key words : lamp ;light sensor;decodeing ttl chip;PT2262;PT2272-2 -徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告1课题背景（或绪论、概述）1.1课题背景1.1.1目的意义该设计是通过实际设计调试成一个可

10、以自动控制的模拟路灯控制器，通过实际的模拟解决人力资源的浪费，提高效率。模拟路灯控制器有着十分广泛的应用 背景。在一些无人操作控制的工厂和一些些家用设施中， 它可以自动控制路灯的 亮暗，起到节省资源，有效避免资源浪费，同时他可以有效缓解压力，处分利用 人力资源，提高效率。1.1.2基本理论依据和工作内容主要依据计数器，译码器，光敏电阻等基本元器件的原理， 设计出电灯随着 光线的亮暗而自动管灭。同时让数码管显示路灯点亮的时间的并记录路灯亮暗的 次数。主要实现当处于暗环境下（晚上）能够自动开灯（发光二极管亮），当处于亮环境下（白天）能够自动关灯（发光二极管灭）；能自动记录“路灯”的开 灯次数（用1

11、位数码管显示）；能累计“路灯”开灯时间（用2位数码管显示）。 同时，又增加了无线控制，和驱动继电器等部分。-1 -徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告2设计方案简述2.1主要器件及作用2.1.1简要原理了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设 计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。2.1.2整体流程图下面将对路灯控制器的原理，路灯控制器中用到的主要元件以及在电路中的 作用分析。该路灯控制器是由光敏元件、计数器、译码器、数码管显示器和受控 灯组成。光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的

12、电阻器：入射光强，电阻减小，入射光弱， 电阻增大。通过光敏电阻在不同光照条件电阻的大小，从而分的的电压的 大小来控制输出的高低电平，可以控制记时模块的开始、停止计时，同时 也通过高低电平的变化来产生脉冲使记数模块来记数。2.1.3连接核心主要是通过三极管驱动继电器，以光敏电阻为核心作为连接的，通过译码器驱动的数码管，显示亮灯次数和亮灯时间次数显示电路廿译码驱动-2 -徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告3详细设计3.1单元电路设计3.1.1光电转换电路光敏电阻光强时电阻小，光暗时电阻大。称其在这两个状态的电阻分别为亮电阻 和暗电阻。本设计所用的光敏电阻亮电阻约为2KQ,暗电阻约为200K

13、Q。电源电压为+5V,根据环境亮暗调整电位器 R1,可以实现光敏电阻上电位随环境亮度 的改变而改变，从而产生高低电平。同时图中的三极管放大电路接法有较大的输 入电阻，不影响以上电路的电气性能。图中三极管采用9014.图3-13.1.2秒脉冲产生电路利用CB555设计一个多谐振荡器由公式R1=R2=47k.T=(r1+2Cln 2,可以计算出图3-2VccVCC丁-3 -徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告-# -徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告3.1.3PT2262 与 PT2272-# -徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告PT2262是Princeton Techno

14、logy公司的一款适用于红外和无线遥控，将载波振荡、 编码、发射部分集于一身的集成电路。它具有价格低、功耗小、抗扰性好、单电 阻振荡、适用电压范围宽等优点，外围电路简单，使用方便。目前被广泛应用于家 电遥控、车门遥控、遥控玩具及工业遥控等领域。PT2262芯片引脚排列如图2所示。各引脚功能如下：A0A5为地址输入,可编制 成三种状态：1、0和高阻态;A6/D0A11/D5为地址或数据输入，取决于接收端的 译码器。做地址输入时,可编制成三种状态：1、0和高阻态;做数据输入时,可编成 l和0两种状态。该芯片最大编码容量为 531441（312）种。为发射使能端，低电平 有效。OSC1、OSC2外接

15、振荡电阻，决定电路时钟频率。Dout为数据输出端。由 地址、数据的不同状态而决定的各位编码由此脚串行输出。 PT2262的信号发送 格式如图3所示。每当按键有效时,PT2262发送四次编码。每发送一次编码都有5ms宽度的低电平分开，而16ms的编码是由A0A11十二个码组成，低位在前，高位在后。PT2262每组发送12位三态数据，要把三态码转换成二进制形式，每位数据（0,1，高 阻态）由两个脉冲位组成（具体编码格式见图4）,接收端的信号与发送的信号高低 电平正好相反。在接收端，把负电平的脉冲作为有效信号，这样的脉冲有两种，一种 为宽脉冲，长度约490卩sr种为窄脉冲，宽度约165 s每一个数据

16、位的宽度约为 1.3ms,每组12位数据的宽度约为16ms。如果把宽脉冲看作二进制 “0窄脉冲看 作二进制“ 1須E么接收到的二进制码和发送的三态码的对应关系如表1所示。这样，解码的对象实际上就是与12位三态码对应的24位的二进制码。解码原理及 硬件结构每检测到一次有效按键,PT2262都发送四次编码，接收端收到的编码间 隔是5ms的高电平。可以利用这一特点先检测有没有接收到数据。当有数据的 时候，就去掉第一次编码的信号，接收到5ms的高电平的负跳变后才开始解码。解 码时，使用单片机内的比较器判断信号的电平跳变，用定时器记录信号相邻下降沿 和上升沿之间的时间，判断是宽脉冲（二进制1）还是窄脉冲

17、（二进制0）,将该二进制 数值记录下来，就得到了与发送端相对应的编码。PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射 /接收芯片。其中发 射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变 得非常简洁。接收芯片PT2272的数据输出位根据其后缀不同而不同，数据输出具有“暂存” 和“锁存”两种方式，方便用户使用。后缀为“ M为“暂存型”，后缀为“ L” 为“锁存型”，其数据输出又分为 0、2、4、6不同的输出，例如：PT2272-M4 则表示数据输出为4位的暂存型无线遥控接收芯片。A.4匚A5匚 AB/DD 匚 k7/DL 匚VS5匚1 1 s2 IT

18、3 164 155 146 137 12 咅113 10 VDD CoutJ 05C13 0SC2 TEJ A11/B5J A10/B41 AVE31 2 DBTSCSCIJr仔 VVOODDDDBc E rnc c E 01234501S aaaaaadd eVA10/D4A11/E5FT2262-IRF*J部原理框图TEDwit0SC1 0SC2El FT2252-IRFT亞佗引脚图PT2262-IR引脚功能说明：Pin 1-Pin6 （ A0-A5）:地址输入端，可编成“ 1”、“0”和“开路”三种状态。Pin7、Pin8、pin 10-Pin13 （ A6/D0-A11/D5）:地址或

19、数据输入端，地址输入时用Pin1-Pin6，做数据输入时只可编成“ T、“ 0”两种状态。Pin 14（TE）:发射使能端，低电平有效。Pin15、Pin16（OSC1OSC2：外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率。Pin 17（Dout）: 数据输出端，编码由此脚串行输出。Pin9、Pin 18（Vdd, Vss）:电源 +，-输入端。PT2272引脚功能说明：Pin1-Pin6 （A0-A5）:地址输入端，可编成“ 1”、“0”和“开路”三种状态。要求与 PT2262设定的 状态一致。Pin7、Pin8、pin 10-Pin 13 （ D0-D5）:数据输出端，分暂存和锁存两种状态。Pin14

20、（ DI）:脉冲编码信号输入端。Pin15、Pin16（ OSC1 OSC2 :外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率。Pin17（VT）:输出端，接收有效信号时，VT端由低电平变为高电平。Pin9、Pin18（Vdd, Vss）:电源 + ,-输入端。PT2262/PT2272工作原理 PT2262-IR 发射芯片地址编码输入有“ 1”、“ 0”和“开路”三种状态，数据输入有“ 1” 和“ 0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从输出端Dout输出，通过红外发射管发射出去。其编码时序波形如图2所示。Dout输出的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1 OSC2外接的电阻决定载

21、频频率，一般电阻可在430k 470k之间选择即可。-一nLJr存 ZTJ-L字鉅成吃位地址同步位同步垒_J I加位雄图送FT2262-IR码时序團图3-4PT2272的暂存功能是指当发射信号消失时，PT2272的对应数据输出位即变为低 电平。而锁存功能是指，当发射信号消失时，PT2272的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。图3是红外发射和接收的典型应用原理 图，为了能正确解调出调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入PT2272的信号幅度足够大。PT2272各输出端通过各种接口即可控制相应的负载。3.2时间计数器电路本部分要实现十进制记数，使显示的时间最大为9

22、9秒。如采用十六进制计数器74LS161,需要采用置数法或置零法来获得十进制记数器，需要增加芯片，且会 增加电路复杂度，故直接采用十进制计数器 74LS160来实现CP 7Ep Er74LS160功能 |x 0 x x x异步清0.jTiiii计数1入11 0 X x置数1x i r 1 o i保持(W进位)x 11x0保持(C=0) II图3-5Q3Q2Q1Q0 : 0000*0001 祗011* 0100 +0101* 01100111* 1000 朋 001*SRPECETCEPAction oit tfie Rising Clock Ede (r)LXXXRESET (Clear)HL

23、XXLOAD (Pn->Qn)HHHHCOUNT (Increment)HHLXNO CHANGE (HoldHHXLNO CHANGE (HakJMODE SELECT TABLETorttie LS162A andL5163AoNy.卄二 HIGH toltage Leve L= LOW Wtaye Level X - Den t Care图3-6秒脉冲每秒产生一个上升沿信号，而秒脉冲输出端接74LS160的CP(CLK端，从而实现计时功能。记秒位的 74LS160的C0端接记十秒位的74LS160的EP和 ET端，可以实现进位功能，使记时达到 99秒。通过控制Ep端为0或1来控制

24、是开始或暂停记数，从而实现开灯时间的累记。74L&1CU图3-7TN二8SS39£o a a a6W1Q貝UMLU3.3次数记数电路与时间记数电路类似，次数记数电路同样用74LS160来实现。只是CP(CLK端接的是光电转换电路中光敏电阻上端，因此可以实现记录开灯次数，最大值为9次。此部分的RD、 LD EP ET均接1 （直接接VCC,使芯片一直保持在记数 状态。图3-83.4译码、显示电路译码芯片采用74LS48 ,其为内部有上拉电阻的 BCD七段译码器 驱动器。可以将BCD代码译成数码管所需要的驱动，一边数码管用十进制数显示出BCD代码所表示的数图3-9数码管采用共阴极

25、的LG5011AH4设计结果及分析将以上各个模块连接起来，即得到如下图的总电原理图。其中U2 CLK接的是秒脉冲产生电路的秒脉冲输出端。此图为仿真图，直接用的秒脉冲信号。4.1测试结果4.1.1结果与调试通过无线遥控开关可以比较灵敏的开动和停止此装置。 第一个和第二个数码管可 以比较灵敏的和准确的累计亮灯的时间。 第三个数码管可以准确的计算路灯 （模 拟）的开关次数到此，基本要求已经实现。发挥部分及可以用继电器启动真正的 路灯用弱点信号可以实现控制强电信号的要求。-9 -徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告5总结5.1加深理论学习通过本次课程设计，我充分认识到了理论联系实际的重要性， 我会利用课余时间 多读一些有关电子技术的一些书籍，同时注重培养自己的科研能力，和自己独立 解决问题的能力。深厚的理论知识和宽广的熟知知识是完成每一项制作和设计必 不可少的前提。5.2加强动手实践能力良好的动手实践能力是王成任务的良好的催化剂， 要重重培养自己的刻苦钻研和 基本的焊工。只有不断地将理论知识付诸于实践，才能真正地理解和掌握一门知 识。5.3培养科研能力我从这次设计中深刻体会到了学习电子技术的重要性，它可以将我们学习到的知识转化成科技生产力，从而造福于社会，加强我们国家的现代化步伐。更进一步 地说，只有学好理论知识，提升自己的科研能力，才有