课程设计报告书正文

1、路灯自动节能控制系统设计及制作1引言随着城市市政建设的开展，传统的路灯控制以及手段维护，已经远远不能适应 城市现代化开展的速度，城市市政建设日新月异，宽阔的街道，各种各样的路灯给城 市带来了光明的同时也增添了城市的夜间魅力。但是忧郁道路，路灯增多，传统的人 工管理模式已经和快速、现代化的城市建设环境不相适应。目前，很多城市路灯控制系统多数处于人工管理的状态，使路灯管理和维护成 本加大。随着社会不断地开展，人们的生活也日益智能化。相对于其他类型路灯，光 控路灯系统不仅可以给行人带来更大的方便，还不需要操控，能自动切换路灯的开关 状态。表达了现代科技的智能化，同时有效降低了路灯管理和维护的费用。在

2、城市的街道上，经常会看到早晨太阳老高了，马路上的路灯还亮着；下午太 阳刚落，天还没黑，马路上的路灯已经亮了。针对这种情况，设计了城市路灯自动节 能控制电路，来到达节约电能的目的 。1.1设计的简单原理因为每天天黑的时间不是完全一样，所以不能一时间来确定每天晚上几点亮灯， 路灯控制系统中要求路灯能根据光线的亮暗选择翻开路灯，而且亮暗的定义是可调 的，而不是一成不变的。到半夜的时候行人稀少，需要关闭一半的路灯，到达节能的 效果，什么时候关闭，时间也需要可调。本电路采用直流12V供电，主要控制电路由光敏电阻、CD4011 555定时器组成。 白天RG阻值小，CD4011第1脚为低电平，继电器K1、K

3、2不工作，路灯都不亮，随着 黄昏来临，RG阻值变大，CD4011第 1脚变为高电平，11脚也为高电平，Q1导通，K1 得电，Q2导通，555定时电路工作，K2吸合，此时路灯都亮，随着 C2充电，至U后半 夜, C2充电电压大于三分之二 VCC是，555第三脚变为低电平，K2断电，只有一半的 路灯得电照明，至V第二天白天又回到初始状态，全暗。2设计电路电路所需兀件列表序号名称规格位号数量序号名称规格位号数量1贴片电阻2KR1-R559三极管9013 J3Q112卧式电位器50KRP1 RP2210贴片9012(2T1)Q213光敏电阻5mmRG111集成电路CD4011U114发光二极管5mmD

4、1-D111112贴片NE555U215电解电容470uFC1113继电器12VK1、K2262200uFC2114电源线多芯线J12710uFC4 C5215电路板84*5618贴片电容103C3116说明书A41实验电路图相关元件用途该电路采用直流电源，大小为12V,其中RG为光敏电阻，半导体器件，其阻值大小随光线的增强阻值减小。白天，由于光线较强，RG的阻值很小，使得电源VCC经可调变阻器RP光敏电阻RGrGND回路中RG两端的电压较小，即与非门 CD4011的 1,2管脚都为低电平，从而使得CD4011的 3管脚为高电平，4管脚为低电平，10管脚 为高电平，11管脚为低电平，因此可知N

5、PN型三极管Q1的基极为低电平，Q1不导通， 无集电极电流流过继电器 K1，即其常开触点还是处于断开状态；并且由于Q1处于截止状态，其集电极电压为高电平，经电阻R4限流给PNP型 Q2供基极电压，Q2不导通， 对于Q2,发射极电压为高电平，集电极电压为低电平，此时 555定时器不工作，输出 端一直为低电平，使得继电器 K2线圈不得电，其对应的常开触点 K2不会闭合。综上 所述，路灯都不亮。随着黄昏的来临，光线逐渐变弱，光敏电阻RG的阻值变大，与非门CD4011的管脚1,2为高电平，11管脚为高电平，经电阻R2限流给Q1基极供电， Q1基极为高电平，三极管Q1导通，继电器K1得电，对应的常开触点

6、K1闭合；同时 Q1的集电极电位为低电平，三极管 Q2导通，三极管的集电极给555定时器供电，并 作为555定时器异步清零端信号，555定时器正常工作，还经可调变阻器 RP2合电容 C2充电，开始时，555定时器的输入端2电压值小于三分之二的VCC其输出端3输 出高电平，继电器K2线圈得电，其对应的常开主触点 K2闭合，路灯全部接入电路， 全部亮。随着C2的充电，C2的端电压将大于三分之二的 VCC是对555定时器的输 出端3为低电平，线圈K2失电，对应的闭合触点断开，关闭一半的路灯。至V第二天 的白天又会回到初始状态。其余相关原件的主要用途：C1稳定输出电压，发光二极管 VD11为电源指示灯

7、， VD1到VD10为路灯指示灯，分别有主触点 K1，K2控制。C4稳定555定时器的输出电 压，C3也起稳定电压的作用。调节RP1和 RP2可以分别调节黄昏路灯点亮的时间和半 夜路灯熄灭的时间。元件简介241 555定时器结构及工作原理：555定时器是一种中规模的集成定时器，应用非常广泛。通常只需外接几个阻容 元件，就可以构成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密 特触发器等。555定时器有TTL集成定时器和CMO集成定时器，它们的逻辑功能与外 引线排列都完全相同。TTL型号最后数码为555，CMO型号最后数码为7555.555定时器的逻辑功能RS，Q端110接地001开

8、路01Q保持10不定不定555定时器的功能主要由两个比拟器决定。 两个比拟器的输出电压控制 RS触发器和 放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时那么电压比拟器 A1的反相端， 那么电压比拟器A1的反相输入端的电压为2VCC /3，A2的同相输入端的电压为 VCC /3。假设触发输入端TR的电压小于VC03，贝吐匕较器A2的输出为1，可使RS触 发器置1，使输出端0UT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端 的电压大于VCC /3,那么A1的输出为1，A2的输出为0 ,可将RS触发器置0 ,使 输出为0电平。555定时器本钱低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，

9、就可以实现多谐振 荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛 应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图和图2.9.2 所示。它内部包括两个电压比拟器， 三个等值串联电阻，一个 RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基 准电压VCC /3和2VCC /3555定时器的功能主要由两个比拟器决定。 两个比拟器的输出电压控制 RS触发 器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，那么电压比拟器A1的 反相输入端的电压为2VCC/3 ,A2的同相输入端的电压为MCC3。假设触发输入端TR 的

10、电压小于 VCC /3，贝吐匕较器A2的输出为1 ,可使RS触发器置1，使输出端 OUT=1如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VC03，那么 A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。7 11A C114!J VddIB L2134BIY E3 124A2Y t4n4Y2A i5 103 3Y2B匸69R 3BvssC785 3Au磔钟图二引脚图6,13) r地 s()-LOGIC DIAGRAMCD4001BMS图三逻辑图真值表XYQ动作00?禁止011设定100重置11不变不定 当x=0 丫=0时，将使两个NAND1之输出均为1,违反触

11、发器之功用，故禁止 使用。如真值表第一列。(2) 当X=0 丫=1时，由于X=1导致NAND-A勺输出为 1，使得NAND-BI勺两个输 入均为 1，因此NAND-B勺输出为 0，如真值表第二列。(3) 当X=1、Y=0时，由于丫=0导致NAND-B勺输出为 1，使得NAND-啲两个输 入均为 1,因此NAND-A勺输出为 0，如真值表第三列。 当X=1、丫=1时，因为一个 1不影响NAND1的输出，所以两个NAND1的输 出均不改变状态，如真值表第四列。管脚功能：1A数据输入端2A数据输入端3A数据输入端4A数据输入端1B数据输入端2B数据输入端3B数据输入端4B数据输入端1Y数据输出端2Y

12、数据输出端3Y数据输出端4Y数据输出端VDD电源正VSS地VDD电压范围：一0.5V to 18 V3总结与心得体会经过两周的努力，我终于完成了传感器课程设计一一路灯自动控制系统的设计及 制作。通过不断的查找资料的过程让我积累了很多实际操作经验，已经初步掌握了传 感器的应用技术，传感器件的理论知识非常重要，它给我们提供了实践的根底，在理 论知识中我们学习了各种传感器元件原理及其功能，这些在我们设计电路时都是必不可少的东西。现如今的社会飞速开展，各类电子产品更新换代也越来越频繁这些都要 求我们要牢牢地掌握我们所学习的专业知识，并且懂得如何去应用。通过此次课程设 计，我深刻的体会到传感器技术对当代社会开展的重要作用。经过这次课程设计，我学到了很多东西，学会了严密的思考、设想及怎样把方案付诸于实际行动之中。社会的不断开展、电子产品的不断开展和更替使我认识到我现 在所学的知识还远远不够，在实际操作应用中有些问题还不能解决，缺少很多有实际 运用价值的知识储藏，缺乏应有的动手解决实际问题的能力，缺乏些高效利用及筛选 大量资料的能力，所以我要再今后的学习中更加努力，学好自己的专业知识来充实自 己，并提升自己的实际操作能力来适应日新月异的现代社会。在这次课程设计中，我学会了如何利用